《2025年同步练习册人民教育出版社高中化学选择性必修第一册人教版B山东专版》

10. 如图表示$298.15\ K$时，${N_{2}}$、${H_{2}}$与${NH_{3}}$的平均能量与合成氨反应过程的曲线图，据图回答下列问题。

(1) 若反应中生成$2\ mol$氨，则反应放出（填“吸收”或“放出”）92$kJ$能量。
(2) 图中曲线b（填“$a$”或“$b$”）表示加入铁触媒的能量变化曲线，铁触媒能增大化学反应速率的原理是改变了反应历程，降低了合成氨反应的活化能。
(3) 合成氨反应中氨的体积分数与压强、温度的关系如图所示。若曲线$c$对应的温度为$500\ {^{\circ}C}$，则曲线$d$对应的温度可能是D(填字母)。
A. $600\ {^{\circ}C}$
B. $550\ {^{\circ}C}$
C. $500\ {^{\circ}C}$
D. $450\ {^{\circ}C}$
(4) 合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制备，发生反应：${CH_{4}(g) + H_{2}O(g)\rightleftharpoons CO(g) + 3H_{2}(g)}$ $\Delta H ＞ 0$。一定温度下，在$1\ L$容器中发生上述反应，各物质的物质的量浓度变化如表所示。

① 表中$x =$0.11；前$2\ min$内${CH_{4}}$的平均反应速率为0.05mol·L⁻¹·min⁻¹。
② 反应在$3～4\ min$之间，氢气的物质的量增多的原因可能是B(填字母)。
A. 充入水蒸气
B. 升高温度
C. 使用催化剂
D. 充入氢气

答案： 10.答案
(1)放出 92
(2)b 改变了反应历程，降低了合成氨反应的活化能
(3)D
(4)①0.11 0.05mol·L⁻¹·min⁻¹ ②B
解析
(4)①前2min内CH₄的平均反应速率为v(CH₄) = $\frac{1}{3}$v(H₂) = $\frac{1}{3}$×$\frac{0.3mol·L⁻¹}{2min}$ = 0.05mol·L⁻¹·min⁻¹。由表分析2~3min时，反应达到平衡状态，此时生成H₂的浓度为0.3mol·L⁻¹。
CH₄(g) + H₂O(g) ⇌ CO(g) + 3H₂(g)
起始浓度/(mol·L⁻¹) 　　　　0.2 　　0.3 　　　0 　　　0
转化浓度/(mol·L⁻¹) 　　　　0.1 　　0.1 　　　0.1 　　0.3
2~3min浓度/(mol·L⁻¹) 　　0.1 　　0.2 　　　0.1 　　0.3
3~4min转化浓度/(mol·L⁻¹) 0.01 　　0.01 　　　0.01 　0.03
4min时浓度/(mol·L⁻¹) 　　　0.09 　　0.19 　　　0.11 　0.33
所以x = 0.11。

【实验目的】
1. 认识浓度、温度等因素对化学平衡的影响。
2. 进一步学习控制变量、对比等科学方法。
【实验用品】
小烧杯、大烧杯、量筒、试管、试管架、玻璃棒、胶头滴管、酒精灯、火柴、两个封装有 NO₂ 和 N₂O₄ 混合气体的圆底烧瓶。
铁粉、0.05 mol·L⁻¹ FeCl₃ 溶液、0.15 mol·L⁻¹ KSCN 溶液、0.1 mol·L⁻¹ K₂Cr₂O₇ 溶液、6 mol·L⁻¹ NaOH 溶液、6 mol·L⁻¹ H₂SO₄ 溶液、0.5 mol·L⁻¹ CuCl₂ 溶液、热水、冰块、蒸馏水。
【实验步骤】
一、浓度对化学平衡的影响
1. FeCl₃ 溶液与 KSCN 溶液的反应。
(1) 在小烧杯中加入 10 mL 蒸馏水，再滴入 5 滴 0.05 mol·L⁻¹ FeCl₃ 溶液、5 滴 0.15 mol·L⁻¹ KSCN 溶液，用玻璃棒搅拌，使其充分混合，将混合均匀的溶液平均注入 a、b、c 三支试管中。
(2) 向试管 a 中滴入 5 滴 0.05 mol·L⁻¹ FeCl₃ 溶液，向试管 b 中滴入 5 滴 0.15 mol·L⁻¹ KSCN 溶液，观察并记录实验现象，与试管 c 进行对比。完成下表。

(3) 继续向上述两支试管中分别加入少量铁粉，观察并记录实验现象。完成下表。

2. 在 K₂Cr₂O₇ 溶液中存在如下平衡：
Cr₂O₇²⁻ + H₂O ⇌ 2CrO₄²⁻ + 2H⁺
(橙色) (黄色)
取一支试管，加入 2 mL 0.1 mol·L⁻¹ K₂Cr₂O₇ 溶液，然后按下表中的步骤进行实验，观察溶液颜色的变化，判断平衡是否发生移动及移动的方向。完成下表。

二、温度对化学平衡的影响
1. 在 CuCl₂ 溶液中存在如下平衡：
[Cu(H₂O)₄]²⁺ + 4Cl⁻ ⇌ [CuCl₄]²⁻ + 4H₂O ΔH ＞ 0
(蓝色) (黄色)
分别取 2 mL 0.5 mol·L⁻¹ CuCl₂ 溶液加入两支试管中，将其中的一支试管先加热，然后置于冷水中，观察并记录实验现象，与另一支试管进行对比。完成下表。

2. 取两个封装有 NO₂ 和 N₂O₄ 混合气体的圆底烧瓶(编号分别为 1 和 2)，将它们分别浸在盛有热水、冷水的大烧杯中，比较两个烧瓶里气体的颜色。将两个烧瓶互换位置，稍等片刻，再比较两个烧瓶里气体的颜色。完成下表(2NO₂ ⇌ N₂O₄ ΔH ＜ 0)。


【注意事项】
在 FeCl₃ 溶液与 KSCN 溶液的反应中，对照组溶液的浓度不能太大，否则现象不够明显；在探究 K₂Cr₂O₇ 溶液中平衡移动方向时，所加酸、碱的量不宜过多；在探究温度对化学平衡的影响时，注意安全，避免烫伤。
【问题和讨论】
1. 在进行浓度、温度对化学平衡影响的实验时，应注意哪些问题？
2. 结合实验内容，尝试归纳影响化学平衡移动的因素。
3. 在对 CuCl₂ 溶液加热时，你是否观察到了 [CuCl₄]²⁻ 的黄色？你能说出原因吗？

答案： 【实验步骤】
一、1.
(2)加深 加深 正向
(3)变浅 变浅 逆向
2.加深 正向 加深 逆向
二、1.绿色 正向 恢复蓝色 逆向
2.加深 变浅 变浅 加深 正向 逆向
【问题和讨论】
1.答案 注意控制变量法的运用,如在研究温度对平衡移动的影响时,只能改变温度这一个条件,其他条件保持一致。还要注意对比法的运用。
2.答案 浓度改变:增加反应物的浓度,减少生成物的浓度,平衡向正反应方向移动;减少反应物的浓度,增加生成物的浓度,平衡向逆反应方向移动。温度改变:升高温度,平衡向吸热反应方向移动;降低温度,平衡向放热反应方向移动。
3.答案 在对CuCl₂溶液加热时,不能观察到[CuCl₄]²⁻的黄色,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,而两者的混合色为绿色,所以看不到黄色。