《2025年优化探究同步导学案高中化学选择性必修1人教版》

2. 一定条件下，某可逆反应在密闭容器中建立化学平衡，在$t_{1}$时刻改变某一个条件，建立新的平衡，其$v - t$图像如下：

(1) 对于反应：${2SO_{2}(g) + O_{2}(g)＜=＞2SO_{3}(g)}$，$t_{1}$时刻缩小容器体积，其图像为D(填字母下同)，平衡向正反应方向(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”，下同)移动。
(2) 对于反应：${2NH_{3}(g)＜=＞N_{2}(g) + 3H_{2}(g)}$，$t_{1}$时刻增大容器体积，其图像为C，平衡向正反应方向移动。
(3) 对于反应：${H_{2}(g) + I_{2}(g)＜=＞2HI(g)}$，$t_{1}$时刻缩小容器体积，其图像为A，平衡不移动。

答案： 2.
(1)D 向正反应方向
(2)C 向正反应方向
(3)A 不

3. 在密闭容器中，反应：$xA(g) + yB(g)＜=＞zC(g)$，在一定条件下达到平衡状态，试回答下列问题：
(1) 若$x + y ＞ z$，缩小体积，增大压强，则平衡向正反应方向移动。
(2) 若保持体积不变，通入氦气，则平衡不移动。
(3) 若保持压强不变，通入氦气，平衡向正反应方向移动，则$x$、$y$、$z$的关系为$x+y＜z$。
(4) 若$x + y = z$，缩小体积，增大压强，则平衡不移动。

答案： 3.
(1)正反应
(2)不
(3)$x+y＜z$
(4)不

[例$1$] 在 $1\ L$ 真空密闭容器中加入 $a\ mol\ PH_{4} I$固体，$t\ ^{\circ} C$ 时发生如下反应：
$ PH_{4} I(s)\rightleftharpoons PH_{3}(g)+ HI(g)\ \ \ \ \ ①$
$4 PH_{3}(g)\rightleftharpoons P_{4}(g)+6 H_{2}(g)\ \ \ \ \ ②$
$2 HI(g)\rightleftharpoons H_{2}(g)+ I_{2}(g)\ \ \ \ \ ③$
平衡时，体系中 $n( HI) = b\ mol$，$n( I_{2}) = c\ mol$，$n( H_{2}) = d\ mol$，则 $t\ ^{\circ} C$ 时反应①的平衡常数 $K$为
$(b + \frac{8c - 2d}{3}) b mol^2 · L^{-2}$(用字母表示)。

答案： [例1] [答案] $(b + \frac{8c - 2d}{3}) b mol^2 · L^{-2}$
[解析] 方法一:$2 HI(g) \rightleftharpoons H_2 (g) + I_2 (g)$,因反应达到平衡时,$n( I_2) = c mol$,即该反应生成$n( H_2) = c mol$,反应消耗$n( HI) = 2c mol$,则$ PH_4 I$分解生成$n( PH_3) = n( HI) = (b + 2c) mol$;在反应$4 PH_3 (g) \rightleftharpoons P_4 (g) + 6 H_2 (g)$中,生成$n( H_2) = (d - c) mol$,该反应消耗的$n( PH_3) = \frac{2}{3}(d - c) mol$,在反应$ PH_4 I(s) \rightleftharpoons PH_3 (g) + HI(g)$达到平衡时,$n( HI) = b mol$,$n( PH_3) = \left[(b + 2c) - \frac{2}{3}(d - c)\right] mol$,该反应的化学平衡常数$K = c_{ 平}( PH_3) · c_{ 平}( HI) = b × \left[(b + 2c) - \frac{2}{3}(d - c)\right] = \left(b + \frac{8c - 2d}{3}\right) b mol^2 · L^{-2}$。
方法二:设反应消耗了$x mol PH_4 I$,平衡时有$y mol PH_3$,由H原子守恒得$4x = b + 2d + 3y$,由I原子守恒得$x = b + 2c$,解得$y = b + \frac{8c - 2d}{3}$,则化学平衡常数$K = c_{ 平}( PH_3) · c_{ 平}( HI) = \left(b + \frac{8c - 2d}{3}\right) b mol^2 · L^{-2}$。

[例$2$] $ CO_{2}$ 经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应：
反应Ⅰ：$ CO_{2}(g)+4 H_{2}(g)\rightleftharpoons CH_{4}(g)+2 H_{2} O(g)$；
反应Ⅱ：$2 CO_{2}(g)+6 H_{2}(g)\rightleftharpoons C_{2} H_{4}(g)+4 H_{2} O(g)$。
为分析催化剂对反应的选择性，在 $1\ L$ 密闭容器中充入 $2\ mol\ CO_{2}$ 和 $4\ mol\ H_{2}$，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示：
该催化剂在较低温度时主要选择 反应Ⅰ(填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。$520\ ^{\circ} C$ 时，反应Ⅰ的平衡常数 $K =$$\frac{0.2 mol · L^{-1} × 1.2^2 mol^2 · L^{-2}}{1.4 mol · L^{-1} × 2^4 mol^4 · L^{-4}}$(只列算式不计算)。

答案： [例2] 反应Ⅰ $\frac{0.2 mol · L^{-1} × 1.2^2 mol^2 · L^{-2}}{1.4 mol · L^{-1} × 2^4 mol^4 · L^{-4}}$