第二章复习二

第二章复习（二）

[教学目标]

巩固和应用本章知识。提高综合分析能力和解决实际问题的能力。

[教学过程]

1．化学平衡常数K表示反应进行的程度

（1）K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。

（2）K值不随浓度的改变而改变，但随着温度的改变而改变。

2．化学平衡的移动

（1）勒沙持列原理：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强和温度等），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。其中包含：①影响平衡的因素只有浓度、压强、温度三种；②原理的适用范围是只有一项条件变化的情况（温度或压强或一种物质的浓度），当多项条件同时发生变化时，情况比较复杂；③平衡移动的结果只能减弱（不可能抵消）外界条件的变化。

（2）平衡移动就是一个“平衡状态→不平衡状态→新的平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系，条件改变后，可能发生平衡移动。可总结如下：

（3）平衡移动与转化率的变化：不要把平衡向正反应方向移动与反应物转化率的增大等同起来。具体分析可参考下表：

反应实例

条件变化与平衡移动方向

达新平衡后转化率变化

2SO₂ +O₂  

2SO₃（气）+热

增大O₂浓度，平衡正移

SO₂ 的转化率增大，O₂的转化率减小

增大SO₃浓度，平衡逆移

从逆反应角度看，SO₃的转化率减小

升高温度，平衡逆移

SO₂ 、O₂的转化率都减小

增大压强，平衡正移

SO₂ 、O₂的转化率都增大

2NO₂（气） N₂O₄

体积不变时，无论是加入NO₂或者加入 N₂O₄

NO₂的转化率都增大（即新平衡中N₂O₄的含量都会增大）

2HI H₂+I₂（气）

增大H₂的浓度，平衡逆移

H₂的转化率减小，I₂的转化率增大

增大HI的浓度，平衡正移

HI的转化率不变

增大压强，平衡不移动

转化率不变

 

例1   在恒温恒容的容器中进行反应H₂ 2H - Q ，若反应物浓度由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，需反应的时间为（      ）

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

[思路分析] 氢分子分解成氢原子的变化，同样可以用化学反应速率规律进行分析研究。这道题无法准确计算，但可以根据化学反应速率知识用数学估算法快速解答。从0.1 mol·L^-1降到0.06 mol·L^-1需20s，这段时间内的平均反应速率为

= 0.002 mol·L^-1·s^-1）

若由0.06mol/L降到0.024 mol·L^-1所需时间为t，由于起始浓度减小，反应速率减慢，必有：t> = 18（s）。 

[答案]C。

例2  为了进一步提高合成氨的生产效益，科研中最有开发价值的是（   ）。

（A）寻求H₂的新来源                （B）研制耐高温高压的新材料合成塔

（C）研制低温下活性较大的催化剂     （D）研制高温下活性较大的催化剂

[思路分析]合成氨反应：N₂+3H₂ 2NH₃+热

大家知道，目前工业上采用的合成氨反应条件是高温（500℃）、高压（200~300atm）、催化剂。选择500℃主要考虑到该温度下催化剂活性最大，有利于合成氨反应保持足够的反应速率，而从转化率角度看，温度越低越有利。选择高压有两方面作用，一是提高反应速率、二是提高转化率。所以从实际生产角度出发，若能找到一种较低温度下就具有催化活性的催化剂，既有利于提高转化率，又可保持较大的反应速率，所以这是一个最有开发价值的科研方向。

[答案]C。

例3  已知：氢氧化钙在水中存在下列溶解平衡

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

在火力发电厂燃烧煤的废气中往往含有SO₂、O₂、N₂、CO₂等。为了除去有害气体SO₂并变废为宝，常常用粉末状的碳酸钙或熟石灰的悬浊液洗涤废气，反应产物为石膏。

（1）写出上述两个反应的化学反应方程式：

        SO₂和CaCO₃悬浊液反应_____________________；

        SO₂和Ca(OH)₂悬浊液反应_________________________。

（2）说明用熟石灰的悬浊液（而不用澄清石灰水）洗涤废气的理由：_______________。

    （3）在英国进行的一个研究结果表明：高烟囱可以有效地降低地表面SO₂的浓度。在二十世纪的60~70年代的十年间，由发电厂排放出的SO₂增加了35%，但由于建造高烟囱的结果，地面SO₂的浓度降低了30%之多。

    请你从全球环境保护的角度，分析这种方法是否可取？________________。

    [思路分析]（1）题中告诉我们反应产物为“石膏”，所以要注意不能写成产物是亚硫酸钙的反应式。实际上，无论用碳酸钙悬浊液还是熟石灰悬浊液，反应中应包含两个过程：一是SO₂与之反应生成亚硫酸钙，再是亚硫酸钙被氧气氧化生成硫酸钙。                  

（2）这里要注意，工业生产的实际是要吸收大量的SO₂废气，而氢氧化钙微溶于水，澄清石灰水中氢氧化钙浓度小，不利于吸收大量的SO₂。

（3）增加烟囱的高度，只能降低地表面的SO₂的浓度，不能消除SO₂。

[答案]（1）反应式为：

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

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

（2）氢氧化钙微溶于水，澄清石灰水中氢氧化钙浓度小，不利于吸收大量的SO₂。用悬浊液来吸收，由于溶解平衡的移动，可以大量吸收SO₂。

（3）不可取，因为SO₂的排放总量没有减少，所以进一步形成的酸雨仍会造成对全球环境的危害。

例4  高炉炼铁中发生的基本反应之一如下：

FeO(固)+CO(气)   Fe(固)+CO₂(气)-Q。

其平衡常数可表示为K=[CO₂]/[CO]，已知1100℃时K=0.263。化学平衡常数只与温度有关，不随浓度和压强的变化而变化。

    （1）温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO₂和CO的体积比值____，平衡常数K值_____（本小题空格均备选：增大、减小或不变）

（2）1100℃时测得高炉中c(CO₂)=0.025 mol·L^-1，c(CO)=0.1mol·L^-1，在这种情况下，该反应是否处于化学平衡状态____(选填“是”或“否”)，此时，化学反应速率是υ_正___υ_逆（选填大于、小于或等于），其原因是___________。

[思路分析]（1）反应的正方向是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，所以平衡常数K=[CO₂]/[CO]要增大。

（2）平衡时，二氧化碳、一氧化碳的浓度比值等于平衡常数，若比值不等于平衡溶液，就处于非平衡状态。将c(CO₂)=0.025 mol·L^-1，c(CO)=0.1mol·L^-1代入可得：

= =0.25<0.263

所以此时不是平衡状态，为了使浓度值等于平衡常数，二氧化碳浓度将增大，一氧化碳浓度将减小。所以，平衡将向正反应方向移动，正反应速率大于逆反应速率。

[答案]（1）增大，增大；（2）否，大于，此时[CO₂]/[CO]<0.263，因温度不变，K值不变，为增大[CO₂]/[CO]比值，需υ_正>υ_逆。

 

补充练习：

1．环境保护是我国的基本国策。在硝酸生产过程中，为消除对大气的污染，并变废为宝，常用于吸收尾气中氮氧化物的是（    ）。

    （A）水    （B）稀硫酸      （C）活性炭       （D）烧碱溶液

    2．你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是①少用煤作燃料  ②把工厂烟囱造高  ③燃料脱硫  ④在已酸化的土壤中加石灰  ⑤开发新能源（  ）。

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

3．在合成氨生产过程中，为防止催化剂中毒用铜氨液法除去变换后的一氧化碳：

                 

该吸收反应很难进行，则吸收反应的条件应为（      ）。

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

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

4．在配制氰化钾溶液时，有挥发性剧毒氢氰酸生成，为了阻止氢氰酸的生成可采用的最佳方法是（    ）。

（A）低温冷冻        （B）加入氢氧化钾          （C）加入盐酸       （D）加热

16．可逆反应2SO₂（气）+O₂（气） 2SO₃（气）在向逆反应方向进行时，正反应速率和逆反应速率（    ）。

（A）大于    （B）小于    （C）等于      （D）不能肯定

5．下列反应A+B = C+D反应速率最大的一组是（     ）。

（A）常温下，20mL含A和B各0.001mol

（B）常温下，100mL含A和B各0.01mol

（C）常温下，0.1mol/L的A和B溶液各10mL混合

（D）标准状况下，0.1mol/L的A和B溶液各20mL混合

6．若在透明的圆筒中装入NO₂，迅速压缩，就其发生变化来说，下列说法正确的是（    ）。

（A）颜色变深    （B）颜色变浅    

（C）颜色不变    （D）先变深后慢慢变浅

7．如图所示，表示反应：

X（气）+Y（气）   2Z（气）+Q（Q>0）平衡移动的情况。图中时间t₂与t₃间曲线变化的影响因素是（    ）。                                                                                                    

（A）增大压强                       

（B）降温           （C）增大Z的浓度               （D）增大Y的浓度                                                        

8．一定条件下，在密闭容器里进行如下可逆反应：

      S₂Cl₂(橙黄色液体)+Cl₂(气)  2SCl₂(鲜红色液体)+61.16kJ。下列说法正确的是（   ）。

（A）单位时间里生成n mol S₂Cl₂的同时也生成n molCl₂

（B）达到平衡时，若升高温度，压强不变，反应混合溶液颜色变浅

（C）达到平衡时，单位时间里消耗 n mol S₂Cl₂的同时也生成n molCl₂

（D）其它条件不变，增加氯气，平衡向正反应方向移动，氯气的转化率一定升高

    9．接触法制硫酸中，进入接触室的气体组成为（体积）：SO₂7%，O₂11%，N₂82%。在一定条件下达到平衡时，二氧化硫的转化率为77%，则平衡时气体总体积是反应前的（   ）。

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

10．把氮气和氢气以1:1物质的量比混匀后分成四等份，分别同时充入A、B、C、D四种装有催化剂的真空密闭容器中（容器的容积固定），在保持相同温度的条件下，四个容器中的合成氨反应相继达到化学平衡状态。分析表中实验数据后回答问题（用A、B、C、D填写）：

容器代号

A

B

C

D

平衡时混合物的平均分子相对质量

 

 

16

17

平衡时N₂的转化率

20%

 

 

 

平衡时H₂的转化率

 

30%

 

 

（1）都达到平衡时，_____容器中NH₃的物质的量所占比例最大。

（2）达到平衡所需时间最长的容器代号是________。

（3）四个容器容积由小到大的排列次序是_______。

 

11．在一定条件下，NO₂和SO₂很容易发生反应生成NO和SO₃气体，该反应为不可逆反应。现将NO和SO₂的混合气体通入容积为100mL的密闭容器中，充满后用带有导管的塞子密封，再向其中通入氧气，使发生反应（忽略NO₂与N₂O₄的转化式。

（1）欲保持容器中压强不变，则通入氧气的体积V( mL)的大小范围应为______________。

（2）若要使最后容器中只含有NO₂和SO₃两种气体，则需通入氧气的体积是_______mL。

（3）若向容器中通入40mL氧气后才出现红棕色，且不再褪色，则原混合气体中NO的体积为________________________mL。

12．在物理和化学中，有些原理、定律具有相似性。如物理中有机械守恒定律，化学中有质量守恒定律。比较它们有助于我们的学习。

（1）1834年，物理学家楞次（1804~1865）概括了各种实验结果，得到如下结论：感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起电流的磁通量的变化。这就是楞次定律。

请写出与楞次定律相似的化学原理或定律：____________，其内容是：_____________。该原理在______________等工业生产中有重要应用。

    （2）在物理学的匀变速直线运动中常用图来分析速度、时间和位移的关系。时间t时质点的位移相当于下图甲中阴影部分所占的面积。现在容积为2L的密闭容器中进行某一可逆反应：

             A（气）+2B（气） 3C（气）

其中B物质的正反应速率 、逆反应速率 随时间变化的关系如图乙所示，则图乙中阴影部分的面积可表示_____________________________。

 

 

补充练习答案：

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（或平衡移动原理）；如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动；合成氨。

（2）图乙中的阴影部分可表示“B物质的量浓度的减少值”。

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