第二章復習二

第二章復習（二）

[教學目標]

鞏固和應用本章知識。提高綜合分析能力和解決實際問題的能力。

[教學過程]

1．化學平衡常數K表示反應進行的程度

（1）K值越大，表示反應進行的程度越大，反應物轉化率也越大。

（2）K值不隨濃度的改變而改變，但隨著溫度的改變而改變。

2．化學平衡的移動

（1）勒沙持列原理：如果改變影響平衡的一個條件（如濃度、壓強和溫度等），平衡就向著能夠減弱這種改變的方向移動。其中包含：①影響平衡的因素只有濃度、壓強、溫度三種；②原理的適用范圍是只有一項條件變化的情況（溫度或壓強或一種物質的濃度），當多項條件同時發生變化時，情況比較復雜；③平衡移動的結果只能減弱（不可能抵消）外界條件的變化。

（2）平衡移動就是一個“平衡狀態→不平衡狀態→新的平衡狀態”的過程。一定條件下的平衡體系，條件改變后，可能發生平衡移動。可總結如下：

（3）平衡移動與轉化率的變化：不要把平衡向正反應方向移動與反應物轉化率的增大等同起來。具體分析可參考下表：

反應實例

條件變化與平衡移動方向

達新平衡后轉化率變化

2SO₂ +O₂  

2SO₃（氣）+熱

增大O₂濃度，平衡正移

SO₂ 的轉化率增大，O₂的轉化率減小

增大SO₃濃度，平衡逆移

從逆反應角度看，SO₃的轉化率減小

升高溫度，平衡逆移

SO₂ 、O₂的轉化率都減小

增大壓強，平衡正移

SO₂ 、O₂的轉化率都增大

2NO₂（氣） N₂O₄

體積不變時，無論是加入NO₂或者加入 N₂O₄

NO₂的轉化率都增大（即新平衡中N₂O₄的含量都會增大）

2HI H₂+I₂（氣）

增大H₂的濃度，平衡逆移

H₂的轉化率減小，I₂的轉化率增大

增大HI的濃度，平衡正移

HI的轉化率不變

增大壓強，平衡不移動

轉化率不變

 

例1   在恒溫恒容的容器中進行反應H₂ 2H - Q ，若反應物濃度由0.1 mol·L^-1降到0.06 mol·L^-1需20s，那么由0.06mol·L^-1降到0.024 mol·L^-1，需反應的時間為（      ）

（A）等于18s    （B）等于12s      （C）大于18s     （D）小于18s

[思路分析] 氫分子分解成氫原子的變化，同樣可以用化學反應速率規律進行分析研究。這道題無法準確計算，但可以根據化學反應速率知識用數學估算法快速解答。從0.1 mol·L^-1降到0.06 mol·L^-1需20s，這段時間內的平均反應速率為

= 0.002 mol·L^-1·s^-1）

若由0.06mol/L降到0.024 mol·L^-1所需時間為t，由于起始濃度減小，反應速率減慢，必有：t> = 18（s）。 

[答案]C。

例2  為了進一步提高合成氨的生產效益，科研中最有開發價值的是（   ）。

（A）尋求H₂的新來源                （B）研制耐高溫高壓的新材料合成塔

（C）研制低溫下活性較大的催化劑     （D）研制高溫下活性較大的催化劑

[思路分析]合成氨反應：N₂+3H₂ 2NH₃+熱

大家知道，目前工業上采用的合成氨反應條件是高溫（500℃）、高壓（200~300atm）、催化劑。選擇500℃主要考慮到該溫度下催化劑活性最大，有利于合成氨反應保持足夠的反應速率，而從轉化率角度看，溫度越低越有利。選擇高壓有兩方面作用，一是提高反應速率、二是提高轉化率。所以從實際生產角度出發，若能找到一種較低溫度下就具有催化活性的催化劑，既有利于提高轉化率，又可保持較大的反應速率，所以這是一個最有開發價值的科研方向。

[答案]C。

例3  已知：氫氧化鈣在水中存在下列溶解平衡

                Ca(OH)₂(固)   Ca²⁺ + 2OH^-

在火力發電廠燃燒煤的廢氣中往往含有SO₂、O₂、N₂、CO₂等。為了除去有害氣體SO₂并變廢為寶，常常用粉末狀的碳酸鈣或熟石灰的懸濁液洗滌廢氣，反應產物為石膏。

（1）寫出上述兩個反應的化學反應方程式：

        SO₂和CaCO₃懸濁液反應_____________________；

        SO₂和Ca(OH)₂懸濁液反應_________________________。

（2）說明用熟石灰的懸濁液（而不用澄清石灰水）洗滌廢氣的理由：_______________。

    （3）在英國進行的一個研究結果表明：高煙囪可以有效地降低地表面SO₂的濃度。在二十世紀的60~70年代的十年間，由發電廠排放出的SO₂增加了35%，但由于建造高煙囪的結果，地面SO₂的濃度降低了30%之多。

    請你從全球環境保護的角度，分析這種方法是否可取？________________。

    [思路分析]（1）題中告訴我們反應產物為“石膏”，所以要注意不能寫成產物是亞硫酸鈣的反應式。實際上，無論用碳酸鈣懸濁液還是熟石灰懸濁液，反應中應包含兩個過程：一是SO₂與之反應生成亞硫酸鈣，再是亞硫酸鈣被氧氣氧化生成硫酸鈣。                  

（2）這里要注意，工業生產的實際是要吸收大量的SO₂廢氣，而氫氧化鈣微溶于水，澄清石灰水中氫氧化鈣濃度小，不利于吸收大量的SO₂。

（3）增加煙囪的高度，只能降低地表面的SO₂的濃度，不能消除SO₂。

[答案]（1）反應式為：

       2SO₂+2CaCO₃+O₂+4H₂O=2[CaSO₄·2H₂O]+CO_2­↑

       2SO₂+2Ca(OH)₂+O₂+2H₂O=2[CaSO₄·2H₂O]

（2）氫氧化鈣微溶于水，澄清石灰水中氫氧化鈣濃度小，不利于吸收大量的SO₂。用懸濁液來吸收，由于溶解平衡的移動，可以大量吸收SO₂。

（3）不可取，因為SO₂的排放總量沒有減少，所以進一步形成的酸雨仍會造成對全球環境的危害。

例4  高爐煉鐵中發生的基本反應之一如下：

FeO(固)+CO(氣)   Fe(固)+CO₂(氣)-Q。

其平衡常數可表示為K=[CO₂]/[CO]，已知1100℃時K=0.263。化學平衡常數只與溫度有關，不隨濃度和壓強的變化而變化。

    （1）溫度升高，化學平衡移動后達到新的平衡，高爐內CO₂和CO的體積比值____，平衡常數K值_____（本小題空格均備選：增大、減小或不變）

（2）1100℃時測得高爐中c(CO₂)=0.025 mol·L^-1，c(CO)=0.1mol·L^-1，在這種情況下，該反應是否處于化學平衡狀態____(選填“是”或“否”)，此時，化學反應速率是υ_正___υ_逆（選填大于、小于或等于），其原因是___________。

[思路分析]（1）反應的正方向是吸熱反應，升高溫度平衡向正反應方向移動，所以平衡常數K=[CO₂]/[CO]要增大。

（2）平衡時，二氧化碳、一氧化碳的濃度比值等于平衡常數，若比值不等于平衡溶液，就處于非平衡狀態。將c(CO₂)=0.025 mol·L^-1，c(CO)=0.1mol·L^-1代入可得：

= =0.25<0.263

所以此時不是平衡狀態，為了使濃度值等于平衡常數，二氧化碳濃度將增大，一氧化碳濃度將減小。所以，平衡將向正反應方向移動，正反應速率大于逆反應速率。

[答案]（1）增大，增大；（2）否，大于，此時[CO₂]/[CO]<0.263，因溫度不變，K值不變，為增大[CO₂]/[CO]比值，需υ_正>υ_逆。

 

補充練習：

1．環境保護是我國的基本國策。在硝酸生產過程中，為消除對大氣的污染，并變廢為寶，常用于吸收尾氣中氮氧化物的是（    ）。

    （A）水    （B）稀硫酸      （C）活性炭       （D）燒堿溶液

    2．你認為減少酸雨產生的途徑可采取的措施是①少用煤作燃料  ②把工廠煙囪造高  ③燃料脫硫  ④在已酸化的土壤中加石灰  ⑤開發新能源（  ）。

（A）①②③      （B）②③④⑤       （C）①③⑤      （D）①③④⑤

3．在合成氨生產過程中，為防止催化劑中毒用銅氨液法除去變換后的一氧化碳：

                 

該吸收反應很難進行，則吸收反應的條件應為（      ）。

（A）10000Kpa，-70℃              （B）10000Kpa，10℃

（C）10000Kpa，80℃            （D）10Kpa，80℃

4．在配制氰化鉀溶液時，有揮發性劇毒氫氰酸生成，為了阻止氫氰酸的生成可采用的最佳方法是（    ）。

（A）低溫冷凍        （B）加入氫氧化鉀          （C）加入鹽酸       （D）加熱

16．可逆反應2SO₂（氣）+O₂（氣） 2SO₃（氣）在向逆反應方向進行時，正反應速率和逆反應速率（    ）。

（A）大于    （B）小于    （C）等于      （D）不能肯定

5．下列反應A+B = C+D反應速率最大的一組是（     ）。

（A）常溫下，20mL含A和B各0.001mol

（B）常溫下，100mL含A和B各0.01mol

（C）常溫下，0.1mol/L的A和B溶液各10mL混合

（D）標準狀況下，0.1mol/L的A和B溶液各20mL混合

6．若在透明的圓筒中裝入NO₂，迅速壓縮，就其發生變化來說，下列說法正確的是（    ）。

（A）顏色變深    （B）顏色變淺    

（C）顏色不變    （D）先變深后慢慢變淺

7．如圖所示，表示反應：

X（氣）+Y（氣）   2Z（氣）+Q（Q>0）平衡移動的情況。圖中時間t₂與t₃間曲線變化的影響因素是（    ）。                                                                                                    

（A）增大壓強                       

（B）降溫           （C）增大Z的濃度               （D）增大Y的濃度                                                        

8．一定條件下，在密閉容器里進行如下可逆反應：

      S₂Cl₂(橙黃色液體)+Cl₂(氣)  2SCl₂(鮮紅色液體)+61.16kJ。下列說法正確的是（   ）。

（A）單位時間里生成n mol S₂Cl₂的同時也生成n molCl₂

（B）達到平衡時，若升高溫度，壓強不變，反應混合溶液顏色變淺

（C）達到平衡時，單位時間里消耗 n mol S₂Cl₂的同時也生成n molCl₂

（D）其它條件不變，增加氯氣，平衡向正反應方向移動，氯氣的轉化率一定升高

    9．接觸法制硫酸中，進入接觸室的氣體組成為（體積）：SO₂7%，O₂11%，N₂82%。在一定條件下達到平衡時，二氧化硫的轉化率為77%，則平衡時氣體總體積是反應前的（   ）。

（A）38.5%     （B）77%     （C）6.4%     （D）97.3% 

10．把氮氣和氫氣以1:1物質的量比混勻后分成四等份，分別同時充入A、B、C、D四種裝有催化劑的真空密閉容器中（容器的容積固定），在保持相同溫度的條件下，四個容器中的合成氨反應相繼達到化學平衡狀態。分析表中實驗數據后回答問題（用A、B、C、D填寫）：

容器代號

A

B

C

D

平衡時混合物的平均分子相對質量

 

 

16

17

平衡時N₂的轉化率

20%

 

 

 

平衡時H₂的轉化率

 

30%

 

 

（1）都達到平衡時，_____容器中NH₃的物質的量所占比例最大。

（2）達到平衡所需時間最長的容器代號是________。

（3）四個容器容積由小到大的排列次序是_______。

 

11．在一定條件下，NO₂和SO₂很容易發生反應生成NO和SO₃氣體，該反應為不可逆反應。現將NO和SO₂的混合氣體通入容積為100mL的密閉容器中，充滿后用帶有導管的塞子密封，再向其中通入氧氣，使發生反應（忽略NO₂與N₂O₄的轉化式。

（1）欲保持容器中壓強不變，則通入氧氣的體積V( mL)的大小范圍應為______________。

（2）若要使最后容器中只含有NO₂和SO₃兩種氣體，則需通入氧氣的體積是_______mL。

（3）若向容器中通入40mL氧氣后才出現紅棕色，且不再褪色，則原混合氣體中NO的體積為________________________mL。

12．在物理和化學中，有些原理、定律具有相似性。如物理中有機械守恒定律，化學中有質量守恒定律。比較它們有助于我們的學習。

（1）1834年，物理學家楞次（1804~1865）概括了各種實驗結果，得到如下結論：感應電流具有這樣的方向，就是感應電流的磁場總要阻礙引起電流的磁通量的變化。這就是楞次定律。

請寫出與楞次定律相似的化學原理或定律：____________，其內容是：_____________。該原理在______________等工業生產中有重要應用。

    （2）在物理學的勻變速直線運動中常用圖來分析速度、時間和位移的關系。時間t時質點的位移相當于下圖甲中陰影部分所占的面積。現在容積為2L的密閉容器中進行某一可逆反應：

             A（氣）+2B（氣） 3C（氣）

其中B物質的正反應速率 、逆反應速率 隨時間變化的關系如圖乙所示，則圖乙中陰影部分的面積可表示_____________________________。

 

 

補充練習答案：

1D，2C，3B，4B，5C，6D，7BD，8A，9D，

10．（1）A，（2）C，（3）ADBC。

11．（1）0<V<50mL。（2）50。（3）20。

12．（1）勒沙特列原理（或平衡移動原理）；如果改變影響平衡的一個條件，平衡就向著能夠減弱這種改變的方向移動；合成氨。

（2）圖乙中的陰影部分可表示“B物質的量濃度的減少值”。

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