《2025年非常学案高中化学选择性必修第一册人教版》

2. 对密闭容器中进行的反应：$X(g) + 3Y(g) \rightleftharpoons 2Z(g)$，根据相关实验数据绘制了如图所示的图像，下列说法错误的是(C)


A.依据图甲可判断正反应为放热反应
B.在图乙中，虚线可表示使用了催化剂后$X$的转化率
C.图丙可表示减小压强，平衡向逆反应方向移动
D.依据图丁中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况，可推知正反应的$\Delta H ＜ 0$

答案： 2. C [依据图像分析，温度升高时逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向进行，则逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，A正确；使用催化剂化学反应速率增大，可缩短反应达到平衡的时间，化学平衡不移动，X的转化率不变，B正确；正反应是气体体积缩小的反应，减小压强使平衡逆向移动，则$ v_{正} ＜ v_{逆} $，但减小压强化学反应速率减小，故$ v_{正} $、$ v_{逆} $均减小，C错误；温度升高平均相对分子质量减小，由于气体总质量不变，则气体总物质的量变大，平衡逆向移动，说明逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，即$ \Delta H ＜ 0 $，D正确。]

3. 在恒压、$NO$和$O_2$的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下$NO$转化为$NO_2$的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下$NO$的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是(D)


A.反应$2NO(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2NO_2(g)$的$\Delta H ＞ 0$
B.图中$X$点所示条件下，延长反应时间不能提高$NO$的转化率
C.图中$Y$点所示条件下，增加$O_2$的浓度不能提高$NO$的转化率
D.$380\ ^{\circ}C$下，$c_{起始}(O_2) = 5.0 × 10^{-4}\ mol · L^{-1}$，$NO$的平衡转化率为$50\%$，则平衡常数$K ＞ 2000$

答案： 3. D [由虚线可知，随温度升高，NO的平衡转化率逐渐降低，说明平衡逆向移动，则NO与$ {O_2} $生成$ {NO_2} $的反应为放热反应，$ \Delta H ＜ 0 $，A项错误；图像中实线的最高点为平衡点，X点未达到平衡，延长时间反应继续向右进行，NO的转化率增大，B项错误；Y点为平衡点，增大$ {O_2} $的浓度，平衡正向移动，可以提高NO的转化率，C项错误；设NO起始浓度为$ a \, mol · L^{-1} $，NO的转化率为50%，则平衡时NO、$ {O_2} $和$ {NO_2} $的浓度分别为$ 0.5a \, mol · L^{-1} $、$ (5 × 10^{-4} - 0.25a) \, mol · L^{-1} $、$ 0.5a \, mol · L^{-1} $，该反应的平衡常数$ K = \frac{c^2({NO_2})}{c^2({NO}) · c({O_2})} = \frac{1}{5 × 10^{-4} - 0.25a} ＞ \frac{1}{5 × 10^{-4}} = 2000 $，D项正确。]

4. 钛铁矿提炼钛的反应之一为$4Fe_2TiO_5(s) + 4TiO_2(s) + CH_4(g) \rightleftharpoons 8FeTiO_3(s) + CO_2(g) + 2H_2O(g)$，该反应的平衡常数的负对数($-lg K$)随温度($T$)的变化曲线如图所示，下列说法正确的是(C)

①该反应为放热反应
②$d$点时反应的平衡常数$K = 10^{-3.56}$
③恒容容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变，该反应达到平衡状态
④$X$点时$v_正 ＞ v_逆$

A.①②
B.②④
C.②③
D.③④

答案： 4. C [结合图示可知，温度升高，$ -\lg K $减小，即温度升高，平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动，该反应为吸热反应，①错误；结合图示可知，d点时$ -\lg K = 3.56 $，该反应的平衡常数$ K = 10^{-3.56} $，②正确；假设该反应未达平衡，反应正向进行，混合气体的平均相对分子质量会增大，现恒容容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变，能说明该反应达到平衡状态，③正确；X点时，反应未达到平衡，最终要达到平衡状态，平衡常数的负对数要变大，所以此时的$ -\lg Q ＜ -\lg K $，则$ Q ＞ K $，此时的反应状态为$ v_{正} ＜ v_{逆} $，④错误，故选C。]

【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$NO_2$和$N_2O_4$混合气体的圆底烧瓶。
铁粉、$0.05\ mol· L^{-1}\ FeCl_3$溶液、$0.15\ mol· L^{-1}KSCN$溶液、$0.1\ mol· L^{-1}\ K_2Cr_2O_7$溶液、$6\ mol· L^{-1}NaOH$溶液、$6\ mol· L^{-1}\ H_2SO_4$溶液、$0.5\ mol· L^{-1}CuCl_2$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.$FeCl_3$溶液与$KSCN$溶液的反应

2. 在$K_2Cr_2O_7$溶液中存在如下平衡：$Cr_2O_7^{2-}+H_2O\rightleftharpoons2CrO_4^{2-}+2H^+$（橙色）（黄色）

二、温度对化学平衡的影响
1. 在$CuCl_2$溶液中存在如下平衡：$[Cu(H_2O)_4]^{2+}+4Cl^-\rightleftharpoons[CuCl_4]^{2-}+4H_2O$
(蓝色)(黄色)
$\Delta H＞0$

2. 取两个封装有$NO_2$和$N_2O_4$混合气体的圆底烧瓶(编号分别为1和2)。$NO_2$和$N_2O_4$存在如下平衡：$2NO_2(g)\rightleftharpoons N_2O_4(g)\ \ \ \Delta H＜0$。

【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$CuCl_2$溶液加热时，你是否观察到了$[CuCl_4]^{2-}$的黄色？你能说出原因吗？

答案： [实验步骤]
一、1.加深 加深 正反应方向 变浅 变浅 逆反应方向
2.加深 正向 加深 逆向
二、1.蓝 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.注意控制变量法的运用,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.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.在对${CuCl_{2}}$溶液加热时,不能观察到${[CuCl_{4}]^{2-}}$的黄色。因
为加热时,平衡正向移动,${[Cu(H_{2}O)_{4}]^{2+}}$有部分转化为
${[CuCl_{4}]^{2-}}$,${[Cu(H_{2}O)_{4}]^{2+}}$显蓝色,${[CuCl_{4}]^{2-}}$显黄色,二者
的混合色为绿色,所以看不到黄色。