《2024年步步高大一轮复习讲义高中化学人教版》

2.[2023·全国乙卷,28(3)(4)]硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途。
(3)将$FeSO_{4}$置入抽空的刚性容器中,升高温度发生分解反应:$2FeSO_{4}(s)\rightleftharpoons Fe_{2}O_{3}(s)+SO_{2}(g)+SO_{3}(g)(I)$。平衡时$p_{SO_{3}}-T$的关系如图所示。
　　
660 K时,该反应的平衡总压$p_{总}=$______$kPa$、平衡常数$K_{p}(I)=$______$(kPa)^{2}$。$K_{p}(I)$随反应温度升高而______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)提高温度,上述容器中进一步发生反应$2SO_{3}(g)\rightleftharpoons 2SO_{2}(g)+O_{2}(g)(II)$,平衡时$p_{O_{2}}=$______(用$p_{SO_{3}}$、$p_{SO_{2}}$表示)。在929 K时,$p_{总}=84.6\ kPa、p_{SO_{3}}=35.7\ kPa$,则$p_{SO_{2}}=$______$kPa$,$K_{p}(II)=$______$kPa$(列出计算式)。

答案： 练真题　明考向
2.
(3)3.0 2.25 增大
(4)$\frac{p_{SO_{2}} - p_{SO_{3}}}{4}$ 46.26 $\frac{46.26^{2}×2.64}{35.7^{2}}$

3.[2022·湖南,16(1)②]在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的$C(s)$和$1\ mol\ H_{2}O(g)$,起始压强为$0.2\ MPa$时,发生下列反应生成水煤气：
I.$C(s)+H_{2}O(g)\rightleftharpoons CO(g)+H_{2}(g)$ $\Delta H_{1}=+131.4\ kJ\cdot mol^{-1}$
II.$CO(g)+H_{2}O(g)\rightleftharpoons CO_{2}(g)+H_{2}(g)$ $\Delta H_{2}=-41.1\ kJ\cdot mol^{-1}$
反应平衡时,$H_{2}O(g)$的转化率为$50\%$,CO的物质的量为$0.1\ mol$。此时,整个体系______(填“吸收”或“放出”)热量______$kJ$,反应I的平衡常数$K_{p}=$______(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。

答案： 练真题　明考向
3. 吸收 31.2 0.02 MPa
解析 反应达到平衡时，$H_{2}O(g)$的转化率为 50%，则水的变化量为 0.5 mol，水的平衡量也是 0.5 mol，由于 CO 的物质的量为 0.1 mol，CO 和$CO_{2}$中的 O 均来自$H_{2}O$中，则根据 O 原子守恒可知$CO_{2}$的物质的量为 0.2 mol，生成 0.2 mol $CO_{2}$时消耗了 0.2 mol CO，故在反应Ⅰ实际生成了 0.3 mol CO。根据相关反应的热化学方程式可知，整个体系的热量变化为 + 131.4 kJ·mol⁻¹×0.3 mol - 41.1 kJ·mol⁻¹×0.2 mol = 39.42 kJ - 8.22 kJ = 31.2 kJ；由 H 原子守恒可知，平衡时$H_{2}$的物质的量为 0.5 mol，CO 的物质的量为 0.1 mol，$CO_{2}$的物质的量为 0.2 mol，水的物质的量为 0.5 mol，则平衡时气体的总物质的量为 0.5 mol + 0.1 mol + 0.2 mol + 0.5 mol = 1.3 mol，在同温同体积条件下，气体的总压之比等于气体的总物质的量之比，则平衡体系的总压为 0.2 MPa×1.3 = 0.26 MPa，反应Ⅰ的平衡常数$K_{p}=\frac{p(CO)·p(H_{2})}{p(H_{2}O)}=\frac{\frac{0.1}{1.3}×\frac{0.5}{1.3}}{\frac{0.5}{1.3}}×p_{总}=\frac{0.1}{1.3}×0.26 MPa = 0.02 MPa$。

整合　　　必备知识
1. 化学平衡移动的根本原因
（1）平衡移动的过程
原化学平衡状态$v_{正}=v_{逆}$ 条件改变 平衡被破坏$v'_{正}\neq v'_{逆}$ 一段时间后 建立新化学平衡状态$v''_{正}=v''_{逆}$

（2）
平衡移动与速率的关系
①$v_{正}$____$v_{逆}$，化学平衡向正反应方向移动；
②$v_{正}$____$v_{逆}$，化学平衡向逆反应方向移动；
③$v_{正}$____$v_{逆}$，化学平衡不发生移动。

答案： ①＞ ②＜ ③=

2. 化学平衡移动的重要实验再现
（1）探究浓度对化学平衡的影响
实验一：{Fe^{3 + } + 3SCN^{-}\longrightleftharpoons Fe(SCN)_{3}}（红色），加入较浓的${FeCl_{3}}$溶液或${KSCN}$溶液、少量铁粉、${KCl}$固体，通过观察溶液红色的变化，分析平衡移动。
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实验二：${Cr_{2}O^{2 - }_{7}}$（橙色）+{H_{2}O}\longrightleftharpoons 2{CrO^{2 - }_{4}}（黄色）$ + 2{H^{+}}$，滴加${NaOH}$溶液或硫酸溶液，通过观察溶液颜色的变化，分析平衡移动。
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（2）
探究压强对化学平衡的影响
实验三：$2{NO_{2}}$（红棕色）\longrightleftharpoons{N_{2}O_{4}}（无色）
通过压缩体积观察颜色变化，分析平衡移动。______________________________
（3）探究温度对化学平衡的影响
实验四：$[{Cu(H_{2}O)_{4}}]^{2 + }$（蓝色） + 4{Cl^{-}}\longrightleftharpoons [{CuCl_{4}}]^{2 - }（黄色）$+ 4{H_{2}O}$ $\Delta H＞0$。
将分别盛有$2\ \text{mL}\ 0.5\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\ {CuCl_{2}}$溶液的两支试管，一支试管先加热，然后置于冷水中，与另一支试管进行对比。

答案： ①加入较浓的FeCl₃溶液或KSCN溶液，红色加深，平衡正向移动。②加入少量Fe粉，红色变浅，平衡逆向移动。③加入少量KCl固体，红色几乎不变，平衡不移动。
@@①滴加NaOH溶液，溶液由橙色变为黄色，平衡正向移动。②滴加H₂SO₄溶液，溶液橙色加深，平衡逆向移动。
@@气体的颜色先变深后变浅，最终还是比最初的颜色深。增大压强，平衡向生成N₂O₄的方向(气体体积减小的方向)移动。
@@溶液由蓝色变为绿色 在其他条件不变时，升高温度，平衡向正反应(吸热)方向移动 溶液恢复蓝色 在其他条件不变时，降低温度，平衡向逆反应(放热)方向移动

[思考] 在对${CuCl_{2}}$溶液加热时，为何未看到溶液变为黄色？
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答案： 思考 因为加热时，平衡正向移动，[Cu(H₂O)₄]²⁺有部分转化为[CuCl₄]²⁻，[Cu(H₂O)₄]²⁺显蓝色，[CuCl₄]²⁻显黄色，而二者的混合色为绿色，故看不到黄色。