高中化学新教材同步选择性必修第一册 第2章 实验活动1 探究影响化学平衡移动的因素（同步讲义）

这是一份高中化学新教材同步选择性必修第一册 第2章 实验活动1 探究影响化学平衡移动的因素（同步讲义），共7页。

实验活动1　探究影响化学平衡移动的因素实验目的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：eq \o\al(Cr2O\o\al(2－,7),\s\do15(橙色))＋H2O2eq \o\al(Cr2O\o\al(2－,7),\s\do15(黄色))＋2H＋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：eq \o\al([Cu(H2O)4]\o\al(2+),\s\do15( 蓝色))＋4Cl－eq \o\al([CuCl4]\o\al(2－),\s\do15( 黄色))＋4H2O　ΔH>0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)：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？答案　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．结合实验内容，尝试归纳影响化学平衡移动的因素。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．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　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，而二者的混合色为绿色，所以看不到黄色。1．下列实验、现象及结论都正确的是(　　)答案　D解析　A选项加入KCl溶液，红色变浅；B选项所用的FeCl3溶液和CuSO4溶液的浓度不一致，且浓度大的FeCl3溶液的催化效果好，所以无法比较；C选项在室温下混合后就开始反应，所以无法准确观察温度的影响。2．下列图中的实验方案，能达到实验目的的是(　　)答案　A解析　将NO2球分别浸泡在冰水、热水中，根据颜色判断平衡移动的方向，故A正确；实验改变了温度、催化剂两个变量，不能验证FeCl3对H2O2分解反应有催化作用，故B错误；碳酸钠溶液与二氧化碳、二氧化硫都能反应，不能用饱和碳酸钠溶液除去CO2气体中混有的SO2，故C错误；氯化氢易挥发，氯化氢能与硅酸钠溶液反应生成硅酸沉淀，不能根据图示装置比较H2CO3和H2SiO3的酸性强弱，故D错误。3．某同学利用如图1装置探究温度对化学平衡的影响，已知烧瓶中存在如下平衡：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＜0，当进行图2实验后，以下结论正确的是(　　)A．图2中，B烧瓶颜色较深B．图2中，B烧瓶与A烧瓶相比有较多的NO2C．图2中B烧瓶的正反应速率比图1中B烧瓶的快D．图2中A烧瓶的正反应速率比图1中A烧瓶的快答案　D解析　2NO2(g)N2O4(g)的正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，降低温度平衡正向移动，所以图2中A烧瓶颜色加深、B烧瓶颜色变浅；温度升高，反应速率加快，温度降低，反应速率减小，据此进行解答。4．CO(g)和H2O(g)以1∶2体积比分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中进行反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下三组数据：下列说法不正确的是(　　)A．从实验数据分析，该反应的正反应是吸热反应B．实验①中，在0～10 min内，以v(H2)表示的反应速率大于0.013 mol·L－1·min－1C．从生产效益分析，③组实验的条件最佳D．比较实验②③，说明③实验使用了更高效的催化剂答案　A解析　根据实验组②和③，升高温度，CO2的物质的量减少，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，即正反应是放热反应，故A错误；达到平衡时，v(CO2)＝eq \f(1.3,2×50) mol·L－1·min－1＝0.13 mol·L－1·min－1，化学反应速率之比等于化学计量数之比，即v(H2)＝c(CO2)＝0.013 mol·L－1·min－1，随着反应的进行，反应物的浓度减小，化学反应速率降低，0～10 min内，v(H2)>0.013 mol·L－1·min－1，故B正确；根据表格数据，实验③温度低，投入量少，达到平衡时间短，因此从生产效益分析，③组实验的条件最佳，故C正确；实验②的温度高于③的温度，但达到平衡时间相等，说明③使用了比较高效的催化剂，故D正确。5．某兴趣小组以重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液为研究对象，结合所学反应原理的知识改变条件使其发生“色彩变幻”。已知：①K2Cr2O7溶液存在平衡：Cr2Oeq \o\al(2－,7)＋H2O2CrOeq \o\al(2－,4)＋2H＋。②含铬元素的离子在溶液中的颜色：Cr2Oeq \o\al(2－,7)(橙色)；CrOeq \o\al(2－,4)(黄色)；Cr3＋(绿色)。(1)ⅰ可证明反应Cr2Oeq \o\al(2－,7)＋H2O2CrOeq \o\al(2－,4)＋2H＋的正反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。(2)ⅱ是验证“只降低生成物的浓度，该平衡正向移动”，试剂a是________。(3)ⅲ的目的是要验证“增大生成物的浓度，该平衡逆向移动”，此实验是否能达到预期目的________(填“能”或“不能”)，理由是___________________________________________。(4)根据实验Ⅱ中不同现象，可以得出的结论是_______________________________。(5)继续实验①解释溶液变黄的主要原因是_________________________________________________。②溶液变绿色，该反应的离子方程式是_____________________________________________。答案　(1)放热　(2)KOH(合理即可)(3)不能　浓硫酸溶于水放出大量的热，平衡会逆向移动，所以溶液橙色加深，不能说明是由于氢离子浓度的增大使平衡逆向移动的(4)在酸性条件下，K2Cr2O7的氧化性更强(5)①K2Cr2O7中存在平衡：Cr2Oeq \o\al(2－,7)＋H2O2CrOeq \o\al(2－,4)＋2H＋，亚硫酸根离子可以和氢离子结合，降低氢离子浓度，平衡正向移动，溶液变为黄色②Cr2Oeq \o\al(2－,7)＋8H＋＋3SOeq \o\al(2－,3)===2Cr3＋＋3SOeq \o\al(2－,4)＋4H2O解析　(1)升高温度，平衡Cr2Oeq \o\al(2－,7)＋H2O2CrOeq \o\al(2－,4)＋2H＋向着吸热方向移动，实验中加热溶液，颜色橙色加深，根据题意Cr2Oeq \o\al(2－,7)在溶液中显橙色，所以平衡逆向移动，该反应是吸热方向，所以反应Cr2Oeq \o\al(2－,7)＋H2O2CrOeq \o\al(2－,4)＋2H＋的正反应是放热的。(2)“只降低生成物的浓度，该平衡正向移动”，则需要加入的试剂a必须是可以和产物离子如氢离子反应的物质，可以是氢氧化钾或是碳酸钾等。(3)加入浓硫酸，不仅有增加氢离子浓度平衡逆向移动的情况，同时应考虑浓硫酸溶于水放出大量的热的情况，浓硫酸溶于水放出大量的热，平衡也会逆向移动。(4)重铬酸钾具有氧化性，是重铬酸根离子的氧化性，根据实验中不同现象知道在酸性条件下，会增加重铬酸根离子的浓度。(5)①亚硫酸根离子可以引起平衡Cr2Oeq \o\al(2－,7)＋H2O2CrOeq \o\al(2－,4)＋2H＋的移动，亚硫酸根离子可以和氢离子结合，降低氢离子浓度，平衡正向移动，溶液变为黄色。②溶液变绿色，则出现的是Cr3＋(绿色)，重铬酸根离子和亚硫酸根离子之间发生氧化还原反应：Cr2Oeq \o\al(2－,7)＋8H＋＋3SOeq \o\al(2－,3)===2Cr3＋＋3SOeq \o\al(2－,4)＋4H2O。实验内容向试管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溶液实验现象红色加深红色加深结论在其他条件不变时，增大反应物的浓度，平衡正向移动实验内容向试管a中加入少量铁粉向试管b中加入少量铁粉实验现象红色变浅红色变浅结论在其他条件不变时，减小反应物的浓度，平衡逆向移动[因为2Fe3＋＋ Fe===3Fe2＋，c(Fe3＋)减小]实验步骤实验现象结论(1)向试管中滴加5～10滴6 mol·L－1NaOH溶液黄色加深在其他条件不变时，减小生成物的浓度，平衡正向移动(2)向试管中继续滴加5～10滴6 mol·L－1H2SO4溶液橙色加深在其他条件不变时，增大生成物的浓度，平衡逆向移动实验步骤实验现象结论(1)加热试管溶液由蓝色变为绿色在其他条件不变时，升高温度，平衡正向移动(2)将上述试管置于冷水中溶液恢复蓝色在其他条件不变时，降低温度，平衡逆向移动烧瓶编号12实验步骤(1)置于热水(1)置于冷水实验现象红棕色加深红棕色变浅实验步骤(2)置于冷水(2)置于热水实验现象红棕色变浅红棕色加深结论在其他条件不变时，降低温度，平衡正向移动在其他条件不变时，升高温度，平衡逆向移动选项实验现象结论A向2 mL 0.01 mol·L－1的FeCl3溶液中加入1滴KSCN溶液，再加入少量KCl溶液溶液红色变深平衡正向移动B向两支盛有少量H2O2溶液的试管中分别加入0.1 mol·L－1的FeCl3溶液和0.01 mol·L－1的CuSO4溶液加入FeCl3溶液的试管生成气体的速率比加入CuSO4溶液的快FeCl3对H2O2分解的催化效果比CuSO4强C向两支装有5 mL 0.1 mol·L－1 Na2S2O3溶液的试管中分别加入5 mL 0.1 mol·L－1 H2SO4溶液，然后分别放入冷水和热水中，记录出现浑浊时间放入热水中的出现浑浊所用时间少温度越高，反应速率越快D在两支试管中加入4 mL 0.01 mol·L－1 KMnO4酸性溶液和2 mL 0.1 mol·L－1 H2C2O4溶液；再向其中一支试管中加入一粒黄豆大的MnSO4固体。摇匀，记录溶液褪色所需的时间加入MnSO4固体的试管，褪色明显快些MnSO4对该反应有催化作用ABCD实验方案将NO2球浸泡在冰水、热水中实验目的探究温度对平衡2NO2N2O4的影响验证FeCl3对H2O2分解反应有催化作用除去CO2气体中混有的SO2比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱实验组温度/℃起始时H2O的量/mol平衡时CO2的量/mol达到平衡所需时间/min①6504.001.3050②9002.000.4010③6502.000.6510