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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

1K值越大,表示反應進行的程度越大,反應物轉化率也越大。

2K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)+

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

 

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-120s,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-120s,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> =18s)。 

[答案]C

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+

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

3  已知:氫氧化鈣在水中存在下列溶解平衡

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

在火力發電廠燃燒煤的廢氣中往往含有SO2O2N2CO2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:

        SO2CaCO3懸濁液反應_____________________

        SO2Ca(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

       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。

4  高爐煉鐵中發生的基本反應之一如下:

FeO()+CO()   Fe()+CO2()-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CO2CO的體積比值____,平衡常數K_____(本小題空格均備選:增大、減小或不變)

21100℃時測得高爐中c(CO2)=0.025 mol·L-1c(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___υ(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-1c(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>υ

 

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(      )。

A10000Kpa-70              B10000Kpa10

C10000Kpa80            D10Kpa80

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,20mLAB0.001mol

B)常溫下,100mLAB0.01mol

C)常溫下,0.1mol/LAB溶液各10mL混合

D)標準狀況下,0.1mol/LAB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)+QQ>0)平衡移動的情況。圖中時間t2t3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()  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(   )。

A38.5%     B77%     C6.4%     D97.3% 

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ABCD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ABCD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,NO2SO2很容易發生反應生成NOSO3氣體,該反應為不可逆反應。現將NOSO2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NO2N2O4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NO2SO3兩種氣體,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。

11834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:

1D2C3B4B5C6D7BD8A9D

10.(1A,(2C,(3ADBC

11.(10<V<50mL。(250。(320

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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