化学平衡常数和水解反应速率的测定试题

1．（201浙江高考27，14分）某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵（NH2COONH4）分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。

（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计) ，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)。 实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：

温度(℃) 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0

平衡总压强(kPa) 5.7 8.3 12.0 17.1 24.0

平衡气体总浓度

(×10－3mol/L) 2.4 3.4 4.8 6.8 9.4

①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是___________。

A ． B ．密闭容器中总压强不变

C ．密闭容器中混合气体的密度不变 D ．密闭容器中氨气的体积分数不变

②根据表中数据，列式计算25.0℃时的分解平衡常数：__________________________。 ③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量______（填“增加”、“减小”或“不变”）。 ④氨基甲酸铵分解反应的焓变△H____0，熵变△S___0（填＞、＜或＝）。

（2）已知：NH2COONH4＋2H2O NH4HCO3＋NH3•H2O 。该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c(NH2COO－) 随时间变化趋势如图所示。

⑤计算25℃时，0～6min 氨基甲酸铵水解反应的平均速率___________________________。 ⑥根据图中信息，如何说明水解反应速率随温度升高而增大：_______________________。 解析：（1）①A ．不能表示正逆反应速率相等；B ．反应进行则压强增大；C ．恒容，反应进行则密度增大；D ．反应物是固体，NH3的体积分数始终为2/3

②需将25℃的总浓度转化为NH3和CO2的浓度；K 可不带单位。

③加压，平衡逆移；④据表中数据，升温，反应正移，△H ＞0，固体分解为气体，△S ＞0。

（2）⑤ ；

⑥图中标▲与标●的曲线相比能确认。

答案：（1）①BC ；②K ＝c2(NH3)•c(CO2)＝(2c/3)2(1c/3)＝1.6×10－8（mol •L －1)3 ③增加；④＞，＞。

（2）⑤0.05mol •L －1•min －1；

⑥25℃反应物的起始浓度较小，但0～6min 的平均反应速率（曲线的斜率）仍比15℃大。

2. （2011安徽高考28，13分）

地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe 粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。

（1）实验前：①先用0.1mol •L-1H2SO4洗涤Fe 粉，其目的是，然后用蒸馏水洗涤至中性；②将KNO3溶液的pH 调至2.5；③为防止空气中的O2对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入（写化学式）。

（2）下图表示足量Fe 粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH 随时间的变化关系（部分副反应产物曲线略去）。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式。t1时刻后，该反应仍在进行，溶液中NH4＋的浓度在增大，Fe2+的浓度却没有增大，可能的原因是。

（3）该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设，请你完成假设二和假设三： 假设一：溶液的pH ；

假设二：；

假设三：；

„„..

（4）请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论。

（已知：溶液中的NO3－浓度可用离子色谱仪测定）

解析：（1）因为铁易生锈，即铁表面会有铁的氧化物等杂质，所以要用硫酸除去铁表面的氧化物等杂质；氧气具有强氧化性，会氧化生成的Fe2+，为防止该反应的发生必需通入一种保护原性气体且不能引入杂质，因此可以选用氮气；

（2）由图像可知反应的产物有Fe2+、NH4＋和NO 气体，所以该反应的离子方程式是：4Fe ＋10H ＋＋NO3－=4Fe2＋＋NH4＋＋3H2O ；t1时刻后，随着反应的进行，溶液中pH 逐渐增大，当pH 达到一定程度时就会和反应产生的Fe2+结合，因此其浓度没有增大；

（3）影响反应速率的外界因素比较多，例如温度、浓度、溶液多酸碱性、固体多表面积等等；

（4）要验证假设一，需要固定其它条件不变，例如硝酸的浓度、反应的温度、铁的表面积都必需保持一致，然后在相同时间内测量溶液中NO3－的浓度（依据提示：溶液中的NO3－浓度可用离子色谱仪测定）来判断pH 不同时对脱氮对反应速率有没有影响。 答案：（1）除去铁粉表面的氧化物等杂质 N2

（2）4Fe ＋10H ＋＋NO3－=4Fe2＋＋NH4＋＋3H2O ；生成的Fe2＋水解（或和溶液中OH －的结合）；

（3）温度 铁粉颗粒大小

（4）实验步骤及结论：

①分别取等体积、等浓度的KNO3溶液于不同的试管中；

②调节溶液呈酸性且pH 各不相同，并通入氮气；

③分别向上述溶液中加入足量等质量的同种铁粉；

④用离子色谱仪测定相同反应时间时各溶液中NO3－的浓度。若pH 不同KNO3溶液中，测出的NO3－浓度不同，表明pH 对脱氮速率有影响，否则无影响。

（本题属于开放性试题，合理答案均可）