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第二章复习(二)
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  [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 N2O4NO2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]+CO2­↑

  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:

 

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