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第二章复习(二)

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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

1K值越大,表示反应进行的程度越大,反应物转化率也越大。

2K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)+

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

 

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-120s,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-120s,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> =18s)。 

[答案]C

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+

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

3  已知:氢氧化钙在水中存在下列溶解平衡

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

在火力发电厂燃烧煤的废气中往往含有SO2O2N2CO2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:

        SO2CaCO3悬浊液反应_____________________

        SO2Ca(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

       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。

4  高炉炼铁中发生的基本反应之一如下:

FeO()+CO()   Fe()+CO2()-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CO2CO的体积比值____,平衡常数K_____(本小题空格均备选:增大、减小或不变)

21100℃时测得高炉中c(CO2)=0.025 mol・L-1c(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___υ(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-1c(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>υ

 

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(      )。

A10000Kpa-70              B10000Kpa10

C10000Kpa80            D10Kpa80

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,20mLAB0.001mol

B)常温下,100mLAB0.01mol

C)常温下,0.1mol/LAB溶液各10mL混合

D)标准状况下,0.1mol/LAB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)+QQ>0)平衡移动的情况。图中时间t2t3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()  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(   )。

A38.5%     B77%     C6.4%     D97.3% 

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ABCD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ABCD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,NO2SO2很容易发生反应生成NOSO3气体,该反应为不可逆反应。现将NOSO2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NO2N2O4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NO2SO3两种气体,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。

11834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:

1D2C3B4B5C6D7BD8A9D

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

11.(10<V<50mL。(250。(320

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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