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化学平衡

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化学平衡范文第1篇

关键词: 化学平衡常数 规则 意义 单位

化学平衡是中学化学最重要的平衡之一,对化学平衡进行定量研究最重要的参数就是化学平衡常数。《2013年普通高等学校招生全国统一考试大纲》(理科・课程实验标准版)对化学平衡常数提出了明确的要求,即“理解化学平衡常数的含义,能够利用化学平衡常数进行简单的计算”,可见高考对于“化学平衡常数”的考察是必然的。而在现行人教版选修4(化学反应原理)中,关于化学平衡常数的表述不多,教材只是强调了“化学平衡常数”的定义,“化学平衡常数”只受温度影响,与反应物和生成物的浓度变化无关,第一个例题求化学平常数,第二个例题用化学平衡常数。

新课改以来,全国各省高考试题表明,关于化学平常数的考察,除教材难度的考点外,还存在教材没有明确强调的考点,现对“化学平衡常数”进行全面的介绍。

对于一般的可逆反应:aA+bB?葑gG+hH,在一定温度下,达到平衡时,体系中物质的浓度间有如下关系:

[G]■[H]■/[A]■[B]■=K(K称为该反应的化学平衡常数)

平衡常数能表明化学反应进行的程度。一般来说,K>10■,可视为正向反应进行完全,而K

1.平衡常数的书写规则

①如果有固体和纯液体参加反应,它们的浓度不写在平衡常数表达式中,因为它们的浓度是固定不变的,平衡常数的表达式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。

如:CaCO■(s)?葑CaO(s)+CO■(g) Kc=[CO■]

CO■(g)+H2(g)?葑H■O(1)+CO(g) Kc=[CO]/[CO■][H■]

②稀溶液中进行的反应,如有水参加,水的浓度不写在平衡关系式中。

如:Cr■O■■+H■O=2Cr■O■■+2H■ Kc=[CrO■■]■[H■]2/[Cr■O■■]

但是,非水溶液中的反应,如果反应式中有水(即:有水参加或有水生成),此时水的浓度不可视为常数,必须写入平衡关系式中。如:C■H■OH+CH■COOH?葑CH■COOC■H■+H■O,有:

Kc=[CH■COOC■H■][H■O]/[C■H■OH][CH■COOH]

③同一化学反应,可以用不同的化学方程式表示,每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。如:373K时,N■O■和NO■的平衡体系:

N■O■(g)?葑2NO■(g) K■=[NO■]■/[N■O■]=0.36

1/2N■O■(g)?葑NO■(g) K■=[NO■]/[N■O■]■=0.60

2NO■(g)?葑N■O■(g) K■=N■O■/[NO■]■=2.78

④对于气体反应,写平衡常数关系式时,除可以用平衡时的物质的量浓度表示外,也可用平衡时各气体的分压表示。如:

N■(g)+3H■(g)?葑2NH■(g)

可以写出两个平衡常数关系式:Kc=[NH■]■/[N■]・[H■]■ Kp=P■■/P■・P■■

Kc是以物质的量的浓度表示的平衡常数,其关系式中的[NH■][N■][H■]是各物质的平衡浓度。Kp是以各物质的分压表示的平衡常数,关系式中的P■、P■、P■是各物质的平衡分压。

2.平衡常数的意义

平衡常数的大小能表示可逆反应进行的程度。各个化学反应的平衡常数的大小相差很大,平衡常数越大,表示生成物平衡浓度越大,反应物平衡浓度越小,也就是反应进行得越彻底。例如:27℃时,反应N■+O■?葑2NO的K=3.84×10■,反应2SO■+O■?葑2SO■的K=3.10×10■。这说明上述两个反应达到平衡后,前者反应的程度甚小,几乎可以认为没有发生反应;后者基本上趋于完全反应,转化率特别高。

利用平衡常数还可以判断可逆反应进行的方向。

对于可逆反应:aA+bB?葑pC+qD,若给定A、B、C和D的浓度,则可利用平衡常数K判断反应进行的方向。其方法为:把这些物质的浓度代入平衡常数表达式中进行计算,把计算结果与平衡常数进行比较:

当[C]■[D]■/[A]■[B]■=K时,此反应处于平衡状态;

当[C]■[D]■/[A]■[B]■

当[C]■[D]■/[A]■[B]■>K时,此反应就向逆反应方向进行。

3.平衡常数的单位

平衡常数有单位,由于意义不大,通常不写。有的反应平衡常数单位是1,有的不是1。如:

H■+I■?葑2HI平衡常数单位是1

N■O■(g)?葑2NO■(g)平衡常数单位是mol/L

N■(g)+3H■(g)?葑2NH■(g)平衡常数单位是L■/mol■

[例1]有一密闭抽成真空的容器内,放有无水FeSO■与0.095 mol硫黄,通入纯氧,把体系加热,使它们发生化学反应。在恒定101325Pa及927K下长时间保持平衡,经分析该条件下平衡气相含氧0.005mol,残渣中并未发现残存的硫,试通过计算说明该条件下残渣是什么。

已知此条件下:

2FeSO■(s)?葑Fe■O■(s)+SO■(g)+SO■(g) K■=1.63×1O9Pa

2SO■(g)?葑2SO■(g)+O■(g) K■=5066.25Pa

[分析]通入纯氧反应后,无残存硫,说明全部被氧化为SO■和SO■,若假定第一个反应不发生,则SO■、SO■和O■的分压必须满足第二个平衡。因为NO2已知,故可由K■值求出Pso■和Pso■,然后求出第一个反应的Qp,并与K■比较,从而判断假设是否正确,分析如下:

若生成SO■为xmol,则SO■为:(0.095-x)mol。有:

n■=(0.095-x)+x+0.005=0.1

2SO■(g)?葑2SO■(g)+O■(g)

K■=■=■=5066.25mol/L

所以,x=0.0475mol。

对于反应(1)Q■=Pso■・Pso■=(■×101325)■=2.3×10■(Pa■)>Kp。

所以,此时FeSO■不可能发生分解,残渣为无水FeSO■。

[练习]平衡常数Kc的数值大小,是衡量化学反应进行程度的标志。在25℃时,下列反应的平衡常数如下:

N■(g)+O■(g)?葑2NO(g) K■=1×10-30

2H■(g)+O■(g)?葑2H■O(g) K■=2×1081

2CO■(g)?葑2CO(g)+O■(g) K■=4×10-92

(1)常温下,NO分解产生O■反应的平衡常数的表达式为K=?摇 ?摇。

(2)常温下,水分解产生O■,此时平衡常数值约为K=?摇 ?摇。

(3)常温下,NO、H■O、CO■三种化合物分解放出氧气的倾向大小顺序为?摇 ?摇。

(4)北京市政府要求全市对所有尾气处理装置完成改装,以求基本上除去氮氧化物、一氧化碳污染气体的排放,而改装后的尾气处理装置主要是加入有效催化剂,请你根据以上有关数据分析仅使用催化剂除污染气体的可能性。

参考答案:

(1)K=CN■CO■/C■NO

(2)5×10■

(3)NO>H■O>CO■

(4)NO、CO与O■反应进行的程度很大,使用合适的催化剂加快反应速率,在水蒸气存在下生成HNO■和CO■,则基本上可以除去污染气体。

参考文献:

[1]教育部考试中心编.2013年普通高等学校招生全国统一考试大纲(理科・课程实验标准版).高等教育出版社.

化学平衡范文第2篇

1. 浓度对化学平衡的影响

当其它条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,使化学平衡向正反应方向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,使化学平衡向逆反应方向移动。

例1 合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经过多步反应制得,其中的一步反应为: CO(g)+H2O(g)[催化剂]CO2(g)+H2(g) ΔH?< 0,反应到达平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是( )

A.增加压强 B.降低温度

C.增大CO的浓度 D.更换催化剂

解析 CO(g)+H2O(g)[催化剂]CO2(g)+H2(g)是一个气体总体积不发生改变的反应,增大压强,平衡不移动,CO的转化率不变,A项错误;反应是放热反应,降低温度平衡向放热的方向移动,B项正确;增大CO 的浓度,平衡向正反应方向移动,H2O的转化率增大,CO自身的转化率降低,C项错误;催化剂对化学平衡没有影响,D项错误。

答案 B

例2 在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:A(g)+B(g)?2C(g) ΔH0。进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功),下列叙述错误的是( )

A.等压时,通入惰性气体,C的物质的量不变

B.等压时,通入Z气体,反应器中温度升高

C.等容时,通入惰性气体,各反应速率不变

D.等容时,通入Z气体,Y的物质的量浓度增大

解析 假定前者为反应Ⅰ,后者为反应Ⅱ。反应Ⅰ与反应Ⅱ为相关反应,一个反应平衡的移动会对另一个反应产生影响。等压时,充入惰性气体,反应Ⅱ逆向移动,使体系温度升高,而升温使反应Ⅰ平衡逆向移动,n(C)减小,故A项错误;等压时,通入Z气体,c(Z)增大,而容器体积增大使得c(X)、c(Y)减小,二者均使平衡逆向移动,而逆反应为放热反应,故反应器中温度升高,B项正确;等容时,通入惰性气体,各组分浓度均保持不变,故反应速率不变,C项正确;等容时,通入Z气体,c(Z)增大, 反应Ⅱ平衡逆向移动,n(Y)增大,c(Y)增大,故D项正确。

答案 A

2. 压强对化学平衡的影响

当其它条件不变时,增大压强平衡向气体体积缩小的方向移动;减小压强平衡向气体体积增大的方向移动。如果反应前后气体体积没有变化的反应,改变压强不会使平衡移动。

例3 已知2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g) ΔH=-197 kJ・mol-1,向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体:(甲)2 mol SO2和1 mol O2;(乙) 1 mol SO2 和0.5 mol O2;(丙) 2 mol SO3;恒温、恒容下反应达平衡时,下列关系一定正确的是( )

A.容器内压强P: P甲=P丙>2P乙

B.SO3的质量m: m甲=m丙>2m乙

C.c(SO2)与c(O2)之比k: k甲=k丙>k乙

D.反应放出或吸收热量数值Q: Q甲=Q丙>2Q乙

解析 等效平衡中的“等效”指平衡体系中的各种性质( 各对应物的浓度、积分数、转化率、物质的量) 是完全相同的。类似于数学中的全等三角形,也可叫“ 全等平衡”。甲和乙容器内的平衡是完全相同的平衡(等同平衡),各物理参数都相同(热量除外)。甲和乙的比较可用下图处理帮助理解 [2 mol SO2

1 mol O2] [1 mol SO2

0.5 mol O2] [2 mol SO2

1 mol O2] [变化1] [变化2] [1 mol SO2

0.5 mol O2];即甲相对于乙加压,平衡正向移动。P甲2m乙,k甲

答案 B

例4 温度为T时,向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5,反应PCl5(g)?PCl3(g)+Cl2(g)经一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:

下列说法正确的是( )

A. 反应在前50 s的平均速率为v(PCl3)=0.0032 mol・L-1・s-1

B. 保持其他条件不变,升高温度,平衡时,c(PCl3)=0.11 mol・L-1,则反应的ΔH

C. 相同温度下,起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2,达到平衡前,v(正)>v(逆)

D. 相同温度下,起始时向容器中充入2.0 mol PCl3、2.0 mol Cl2,达到平衡时,PCl3的转化率小于80%

解析 A项,反应在前50 s内的平均速率应该是前50 s内PCl3浓度变化与时间的比值,而不是PCl3物质的量的变化与时间的比值。B项,相当于平衡时n(PCl3)为0.22 mol,即升温平衡正向移动,正反应方向为吸热。C项,相同温度下,起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2,应先求平衡常数K为0.025,再求浓度商(Qc)为0.02, K>Qc,说明平衡向正反应方向移动。D项,从等效平衡的角度,先建立原容器两倍关系的模型,即与原平衡完全等效,再把容器两倍关系压缩成原容器,即相当于加压则平衡向逆反应方向移动,PCl3的转化率应大于80%。

答案 C

3. 温度对化学平衡的影响

当其它条件不变时,温度升高,会使化学平衡向吸热反应的方向移动;温度降低,会使化学平衡向放热反应的方向移动。

例5 一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:SO2(g)+2CO(g)[催化剂]2CO2(g)+S(l) ΔH

A.平衡前,随着反应进行,容器内压强始终不变

B.平衡时,其他条件不变,分离出硫,正反应速率加快

C.平衡时,其他条件不变,升高温度可提高SO2的转化率

D.其他条件不变,使用不同催化剂,该反应平衡常数不变

解析 因反应前后气体分子数不等,平衡前容器内的压强逐渐变小,A项错误;硫为固体,减少其量不影响化学反应速率,B项错误;升温向着吸热方向移动即平衡左移,SO2的转化率降低,C项错误;只有温度改变,才能影响反应的平衡常数,而且催化剂同等程度改变正、逆反应速率平衡不移动,故D项正确。

答案 D

己知A(g) + B(g)?C(g) + D(g)反应平衡常数和温度的关系如下:

练习

回答下列问题:

(1)该反应的平衡常数表达式K= ,ΔH= 0(填“”“=”)。

(2)830 ℃时,向一个5 L的密闭容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B,如反应初始6 s内A的平均反应速率v(A)=0.003 mol・L-1・s-1,则6 s时c(A) = mol・L-1,C的物质的量为 mol;若反应经一段时间后,达到平衡时A的转化率为 ,如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气,平衡时A的转化率为 。

(3)判断该反应是否达到平衡的依据为 (填正确选项前的字母)。

a.压强不随时间改变

b.气体的密度不随时间改变

c.c(A)不随时间改变

d.单位时间里生成C和A的物质的从相等

(4)1200 ℃时反应C(g)+D(g)?A(g)+B(g)的平衡常数的值为 。

化学平衡范文第3篇

一、“等”是为了“定”

化学平衡状态的定义中体现了“等———正反应速率和逆反应速率相等”和“定———各组分浓度保持不变”.其实,“等”也是为了表现“定”.对于可逆反应达平衡时,除固体和纯液体外,每种物质均有v正和v逆.以mA(g)+nB(g)幑幐pC(g)+qD(g)为例:1.对于同一物质表示化学反应速率:当v正(A)=v逆(A)时,可作为判断平衡状态的标志.原因:v正(A)=v逆(A),可以理解为正反应方向A的消耗速率等于逆反应方向A的生成速率.即单位时间内,正反应方向A物质的量浓度的减少等于逆反应方向A物质的量浓度的增加.所以,当v正(A)=v逆(A)时,A物质的量浓度不再改变,可作为判断平衡状态的标志.2.对于不同物质表示的反应速率:当v正(A)︰v逆(B)=m︰n时,可作为判断平衡状态的标志.这里面有两层含义:①A、B表示速率时必须是正逆两个方向;②速率之比等于化学计量数之比.其实,只有这样才能转化为同一物质的v正=v逆.首先,若A、B表示均为正反应方向速率或逆反应方向速率,则v正(A)︰v逆(B)在任何时候均为m︰n,并不是平衡时特有的.若v正(A)︰v逆(B)=m︰n成立,则必然存在v正(B)=v逆(B),这和上述v正(A)=v逆(A)是同一意思.由此,再以N2(g)+3H2(g)幑幐2NH3(g)(反应条件略)为例,与“等”有关的化学反应速率的标志有:(1)单位时间内,生成2molNH3的同时,生成3molH2.(2)单位时间内,1molNN断裂的同时,有6molN-H键断裂.综上所述,不论是用化学反应速率表示,还是文字描述,只要抓住两点:正反应和逆反应两个方向、满足化学计量数之比,则可判断反应达平衡状态.

二、“变”是为了“定”

化学平衡状态中的静不是一开始就不变的量,而是由“变”到“不变”.抓住“变量”在达到平衡时“不变”的特征,在判断平衡状态时就容易多了.在任何情况下均是“变量”的有:各组分的物质的量或物质的量浓度、百分含量、转化率等;在特定条件下满足的“变量”有:体系压强、气体密度、气体平均相对分子质量、体系温度、体系颜色等.

(一)任何情况下均可作为判断平衡状态标志的“变量”

1.各组分物质的量n(A)或物质的量浓度c(A)各组分物质的量n(A)或物质的量浓度c(A),其实也是一个“变量”,当不变时,说明反应达到了平衡状态.这里要特别指出的是:各组分物质的量n(A)或物质的量浓度c(A)作为判断平衡状态的标志时,既不成比例,也不相等,只能是不变.2.百分含量这里所指的百分含量可以是物质的量分数,也可以是体积分数.例如:N2(g)+3H2(g)幑幐2NH3(g)(反应条件省略),N2、H2、NH3体积分数在反应过程中均是“变量”,当不变时,说明达到了平衡状态.3.转化率化学平衡状态是可逆反应达到的最大限度.因此,反应物的转化率不断增加(“变量”),当达到平衡状态时,转化率达到最大并且不再改变.

(二)在一定条件下,可作为判断平衡状态标志的“变量”

化学平衡范文第4篇

对题干和选择支的特点进行分析,发现隐含信息,得出正确判断的方法.

例1 在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:

a(g)+b(g)2c(g);ΔH

x(g)+3y(g)2z(g);ΔH>0

进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功),下列叙述错误的是( )

(A) 等压时,通入惰性气体,c的物质的量不变

(B) 等压时,通入z气体,反应器中温度升高

(C) 等容时,通入惰性气体,各反应速率不变

(D) 等容时,通入z气体,y的物质的量浓度增大

妙法点拨:看题设的特征再看选项,题设不导热的密闭反应器,选项研究恒容和恒压下的变化,这与反应物与生成物的聚集状态和化学计量数有关,前一个反应化学计量数不变,压强对它没有影响,等压时,通入惰性气体,相当于减压,后一反应平衡向逆反应方向移动,放出热量温度升高,前一反应平衡向逆反应方向移动,c的物质的量变化.答案(A).

二、假设法

当某一可变因素的存在形式限定在有限种可能时,假设该因素处于某种情况,并以此为条件进行推理.

例2 在一体积可变的密闭容器中,加入一定量的X、Y,发生反应mX(g)nY(g);ΔH=Q kJ/mol.反应达到平衡时,Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如表1所示:

气体体积/L

C(Y)/mol•L-1

温度/℃1 2 4

100 1.00 0.75 0.53

200 1.20 0.90 0.63

300 1.30 1.00 0.70

下列说法不正确的是( )

(A) m

(C) 温度不变,压强增大,Y的质量分数减小

(D) 体积不变,温度升高,平衡向正反应方向移动

妙法点拨:横向观察表〖JP3〗中数据可知,当温度不变,将容积的体积扩大1倍时,假设平衡不移动应该为0.5 mol/L、0.6 mol/L〖JP〗、0.65 mol/L,而平衡后的生成物Y的浓度大于原来的1/2,说明降低压强平衡向正反应方向移动,即m小于n.增大压强平衡向逆反应方向移动,生成物Y的质量分数减小;纵向观察表中数据可知,当压强不变时,升高温度,生成物Y的浓度是增大的,说明升高温度平衡向正反应方向移动,则反应是吸热反应,即Q大于0.答案(B).

三、比较法

有比较才有鉴别,对比各个事物或现象,以揭示它们之间共同点和差异点的思维方法,解题过程是寻找联系和区别的过程.

例3 相同容积的四个密闭容器中进行同样的可逆反应:2X(g)+Y(g)3W(g)+2Z(g)起始时四个容器所装X、Y的量分别为:甲(X:2 mol,Y:1 mol) 乙(X:1mol,Y:1 mol)丙(X:2 mol,Y:2 mol) 丁(X:1 mol,Y:2 mol)在相同温度下,建立平衡时,X或Y的转化率大小关系为( )

(A) X的转化率为:甲<丙<乙<丁

(B) X的转化率为:甲<乙<丙<丁

(C) Y的转化率为:甲>丙>乙>丁

(D) Y的转化率为:丁>乙>丙>甲

妙法点拨:将起始时情况作如下排列:

2X(g) +Y(g) 3W(g)+2Z(g)

甲 2 mol1 mol

乙 1 mol1 mol

丙 2 mol2 mol

丁 1 mol2 mol

甲与乙比较,甲相当于在乙的基础上再增加X的物质的量,甲中Y的转化率大于乙中Y的转

化率,但X的转化率要小于乙中X的转化率.

同理分析甲和丙,相当于在甲的基础上再增加Y的物质的量,丙中X的转化率大于甲中X的转化率,但Y的转化率要小于甲中Y的转化率.

同理分析乙和丁,丁相当于在乙的基础上再增加Y的物质的量,丁中X的转化率大于乙中X的转化率,但Y的转化率要小于乙中Y的转化率.

乙和丙比较,相当于在增大压强.由于正方应是体积增大的可逆反应,所以平衡向逆反应方向移动,因此X或Y转化率均降低;故X的转化率甲<丙<乙<丁,同理得Y的转化率:丁<丙<乙<甲,答案(A).

四、极端法

将研究的对象或过程向极端状态进行分析,使因果关系变得明显,从而使问题得以解决.

例4 在密闭容器中进行X2(g)+4Y2(g)2Z2(g)+3Q2(g)的反应,其中X2、Y2、Z2、Q2的起始浓度分别是0.1 mol•L-1、0.4 mol•L-1、0.2 mol•L-1、0.3 mol•L-1当反应达到平衡后,各物质的物质的量浓度不可能是( )

(A) c(X2)=0.15 mol•L-1

(B) c(Y2)=0.9 mol•L-1

(C) c(Z2)=0.3 mol•L-1

(D) c(Q2)=0.5 mol•L-1

妙法点拨:可逆反应的特点是给定条件下反应进程的限度性,所以反应物和生成物的浓度不可能是0,将反应物X2、Y2按化学计量数全部转化为Z2、Q2,Z2、Q2分别为0.2 mol•L-1、0.3 mol•L-1,再加上原有的浓度,Z2、Q2的极限浓度是0.4 mol•L-1、0.6 mol•L-1,同理将产物Z2、Q2按化学计量数全部转化为X2、Y2,X2、Y2分别为0.1 mol

•L-1、0.4 mol•L-1, 再加上原有的浓度,X2、Y2的极限浓度是分别为0.2 mol•L-1、0.8 mol•L-1, c(Y2)=0.9 mol/L已超过极限浓度,答案(B).

五、估算法

由于条件限制,无法(有时也没必要)进行精确地运算和判断, 而只能依赖于估算.实质上是一种快速的近似计算, 它的基本特点是对数值作适当扩大或缩小,从而对运算结果确定一个范围,或做出一个估计.

例5 将1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)充入某固定容积的反应器中,在一定条件下CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g)达到一定反应限度时有2/3的CO转化成CO2,在相同条件下,将1 mol CO(g)和2 mol H2O(g)充入同一反应器中,当反应达到同一反应限度时,混合气体CO2的体积分数可能是( )

(A) 22.2% (B) 28.2% (C) 33.3% (D) 37.8%

妙法点拨:因反应前后气体化学计量数没有变化,无论如何进行总物质的量是不变的,由于反应的可逆性和移动性,生成的CO2最多不能达到1 mol,最少不低于2/3,CO2的体积分数介于2/9―1/3之间.答案(B).

六、差量法

依据化学反应前后气体物质的量之差,与反应物或生成物的变化量成正比而建立的一种解题方法.正确找出“理论差量”,是“差量法”的解题关键.反应前后存在差量,且此差量易求出是使用差量法的前提.

例6 一定条件下,合成氨气反应达到平衡时,测得混合气体中氨气的体积分数为20.0%,与反应前的体积相比,反应后体积缩小的百分率是( )

(A) 16.7%(B) 20.0%(C) 80.0%(D) 83.3%

妙法点拨:设达到平衡后混合气体的体积为1 L,则其中生成的氨气的体积1 L×20.0%=0.2 L.根据反应的方程式:

N2+3H2 2NH3 ΔV(理论差量)

1 32 2

0.2L 0.2 L

平衡前混合气体的体积为1 L+0.2 L=1.2 L,

反应后气体体积缩小率0.2 L 1.2 L×100%=16.7%,答案(A).

七、三段法

化学平衡计算的一般格式,根据题意和恰当的假设列出起始量、转化量、平衡量.

例7 一定温度下,反应2SO2+O2 2SO3,达到平衡时,

n(SO2)∶[KG-*2/3]n(O2)∶[KG-*2/3]n(SO3)=2∶[KG-*2/3]3∶[KG-*2/3]4.缩小体积,反应再次达到平衡时,n(O2)=0.8mol,n(SO3)=1.4 mol,此时SO2的物质的量应是( )

(A)0.4 mol (B)0.6 mol (C)0.8 mol (D)1.2 mol

妙法点拨:原平衡体系中SO2、O2、SO3的物质的量分别为2a、3a和4a,缩小体积平衡向右移动,O2的转化量为x

2SO2 +O2 2SO3

起始2a3a4a

转化2xx 2x

平衡 2a-2x 3a-x 4a+2x

3a-x=0.8 mol,4a+2x=1.4 mol,a=0.3 mol,x=0.1 mol.

再次达到平衡时,n(SO2)=2×0.3 mol-2×0.1mol=0.4mol.答案(A).

八、整体法

整体法研究化学问题时,暂且避开局部细节或单个因素的纠缠,将需要解决的问题看作一个整体,通过研究问题的整体形式或整体结构作某种整体处理.

例8 如图1所示,当关闭K时,向A中充入1 mol N2、3 mol H2,向B中充入2 mol N2、6 mol H2,起始时,V(A)=V(B)=a L.在相同温度和催化剂存在的条件下,两容器中各自发生下列反应:

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,达到平衡(Ⅰ)时,V(B)=0.8a L.请回答:

打开K,过一段时间重新达平衡(Ⅱ)时,B的体积为(用含a的代数式表示,连通管中气体体积忽略不计).

妙法点拨:关闭K时A为恒容,B为恒压,打开K时可容器A、B看作整体,利用B为恒压的处理方式,B中充入2 mol N2、6 mol H2共8 mol,达到平衡(Ⅰ)时,V(B)=0.8a L,

P1 P2=n1 n2,

8 mol 12 mol=0.8 L xx=1.2 L

,平衡时总体积1.2 L,减去V(A)=a L,得B的体积0.2a L.

九、图示法

由题目条件作出符合题意的图形,借助图形的直观性,经过简单推理或计算,从而得到答案的方法.

例9 已知2SO2(g) + O2(g) 2SO3 (g);ΔH=-197 kJ•mol-1.向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体:(甲) 2 mol SO2和1 mol O2;(乙) 1 mol SO2和0.5 mol O2;(丙) 2 mol SO3.恒温、恒容下反应达平衡时,下列关系一定正确的是( )

(A) 容器内压强p:p甲=p丙> 2p乙

(B) SO3的质量m∶[KG-*2/3]m甲=m丙> 2m乙

(C) c(SO2)与c(O2)之比k∶[KG-*2/3]k甲=k丙> k乙

(D) 反应放出或吸收热量的数值Q∶[KG-*2/3]Q甲=G丙> 2Q乙

妙法点拨:

通过体积放缩构建等同平衡,改变体积观察平衡的移动得出结论.(A) p甲<2p乙,(B) m甲>2m乙,C K甲=K乙,DQ甲=197-Q丙> 2Q乙.答案(B ).

十、验证法

从题的正面解决困难时,将选项或特值逐一代入题干进行检验,看是否合适.

例10 甲、乙两容器都发生反应2A(g)+B(g ) xC(g),两容器温度和初始压强都相同.甲容器中充入 2 mol A 和 1 mol B,达平衡后,C 在平衡混合气中的体积分数为φ、物质的量为 n1;乙容器中充入 1.4 mol A,0.7 mol B 和 0.6 mol C,达平衡后 C 在平衡混合气中的体积分数为φ、物质的量为 n2.下列说法中正确的是( )

(A) 若甲、乙两容器均为恒容容器,则 x必等于 2

(B) 若甲、乙两容器均为恒压容器,则 x必等于 3

(C) 若甲为恒压容器、乙为恒容容器,且 x≠3,则 n1必大于 n2

化学平衡范文第5篇

即浓度的影响,这是因为容器的体积改变致使气体的浓度同时增大或减小。

例如,恒温恒容密闭容器中反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)+Q达平衡,“通入SO3后,体系压强增大,平衡向正方向移动”的说法是错的。很显然通入SO3后,SO3的浓度增大,平衡向逆方向移动。这里的压强的改变,并未影响SO2和O2的浓度,仅改变了SO3的浓度,对正反应速率无影响。

2. 应用勒沙特列原理研究平衡时,要注意三点

(1)针对平衡体系。如对一个刚开始的气态反应,增大压强反应总是正向进行而不服从勒沙特列原理;

(2)改变影响平衡的一个条件,可用勒沙特列原理判定移动方向。当有“多个”条件改变时,若多个条件对平衡影响一致,则可强化此平衡移动,但多个条件对平衡影响相反时,应根据各条件改变对平衡影响的程度,判定移动方向;

(3)平衡移动的结果是“减弱”这种改变,而不是“消除”。如某平衡状态的可逆反应体系升温10 ℃,由于化学反应向吸热方向进行的结果,使反应体系的最终温度小于(t+10)℃。

3. 外界条件变化时,我们往往不是从正逆反应速率增大或减小的程度来判断平衡移动的方向,而是从平衡移动的方向来确定正逆反应速率变化的大小

分析平衡是否移动的思路如下

不要把正反应速率增大与平衡向正方向移动等同起来,正反应速率增大,逆反应速率同时也增大,平衡可能向正反应方向移动,也可能向逆反应方向移动,只有当正反应速率大于逆反应速率时,才使平衡向正反应移动;正反应速率虽然减小,只要正反应速率仍大于逆反应速率,平衡也会向正方向移动。

不要把平衡向正方向移动与原料转化率的提高等同起来。当增大一种反应物浓度,使平衡向正方向移动,会使另一种反应物转化率增加,但所增加的这种反应物转化率并没提高。

4. 化学平衡的移动是有方向性(向右、向左)的,而反应速率的变化是无方向性的

外界条件变化时,对于正逆反应速率的影响是同步的。如温度升高时,反应的体系同时升高温度,绝不可能温度的变化只作用于正反应或逆反应,而是正逆反应的反应速率都会增大。由于正逆反应的反应物速率增大或改小的程度不一样,就引起了平衡向某一方向的移动。

5. 达到化学平衡的标志

(1)从反应速率判断:v正=v逆

①正逆反应的描述

②速率相等

同一物质

消耗和生成

同一物质

速率的数值相等

反应物和生成物

消耗或生成

不同物质

速率的比值与化学计量数相等

化学平衡范文第6篇

关键词:化学平衡;化学平衡移动的影响因素;勒夏特列原理;化学教学研讨

文章编号:1005-6629(2011)12-0030-03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B

1 设计思想

本节教学设计的指导思想是:从化学实验人手,观察并体验勒夏特列原理的真谛。从数学图像出发,理解并掌握勒夏特列原理。通过教学设计,形成一个从感性(实验、图像)上升到理性(原理、规律),再从理论到实践的的科学探究过程和科学思维方式。

在教学设计中重点突出对化学平衡移动因素的综合讨论,引导学生大胆质疑,启发学生创新思维。通过对实验过程中出现的各种现象或学生对认识过程中出现的各种问题的讨论,由浅入深、由表及里,逐步引导学生得出浓度、压强、温度对化学平衡移动影响的正确结论和初步掌握平衡移动原理的拓展应用。另外,通过每一部分的温馨提示,解决学生可能产生或碰到的疑难问题,克服学习障碍,保证知识的延续性。

2 学情分析

学生已学习了_上海二期教材第六章第―节“化学反应为什么有快有慢”,掌握了化学反应速率的定性描述和定量计算,对速率与时间的函数图像有了初步的概念与应用。另外,学生在学习化学反应速率的影响因素时,教师充分挖掘实验教学的价值,使学生对问题提出一科学假设一实验验证一归纳总结的科学学习方法有了深刻体会,这为第二节《反应物如何尽可能转变成生成物》的学习打下了扎实的知识基础,尤为重要的是培养了学生化学学习的思维方法和解决问题的有效策略。

本节课是第六章第二节的第二课时。第一课时学生已理解并掌握了可逆反应与化学平衡概念,对平衡特征有了深入讨论与具体应用。本节课作为第二课时,意在引导学生在已学知识的基础上理解并掌握化学平衡移动的影响因素,培养多角度思维和综合解决问题的能力,并为第三节中的工业生产问题的解决打下良好的基础。

3 教学目标

3.1知识与技能

(1)理解化学平衡移动的概念。

(2)掌握化学平衡移动的影响因素。

(3)结合图像深入理解勒夏特列原理。

3.2过程与方法

(1)通过浓度、压强、温度对化学平衡影响的实验,认识到勒夏特列原理是建立在大量实验基础上的,并培养学生分析归纳思维能力。

(2)通过速率与时间图像,帮助学生理解并掌握化学平衡移动的实质和结果。

3.3情感态度与价值观

(1)感悟“平衡”魅力,学习辩证思想。

(2)培养学生尊重事实、大胆质疑的科学精神。

4教学重点和难点

运用速率与时间图像,加深对勒夏特列原理的理解;归纳勒夏特列原理。

5 教学过程

6 教学反思

本节是上海浦东新区的化学骨干教师教学展示课之_,在教学设计与教学效果上都达到了,令人满意的结果,同时也起到了示范与引领的作用,获得专家们的一致好评。

本节课的教学设计内容丰富,课堂教学探究性的问题和环节比较多,尤其是实验创新设计、问题解决策略,大胆新颖、环环相扣,充分体现了本课“追求科学真实性”的设计亮点。在研究浓度对化学平衡移动影响时,教师充分挖掘教材的实验:氯化铁与硫氰化钾溶液的反应。除了书中提及的改变不同反应物的浓度之外,还特意从学生的思维和质疑出发,用氯化钾固体(生成物的一种)加入到原平衡体系中,通过实验现象的观察与讨论,让学生真正理解改变浓度对化学平衡移动影响的原因。在此基础上,教师又精心设计问题,让学生再次产生质疑:那么其它的盐固体,有没有类似效应呢?这时,课堂掀起了一阵小,学生大胆假设,提出不同猜想,教师指导学生积极验证,在这过程中,学生的质疑精神和科学研究精神提到很好的启发与培养。除了教材实验之外,本节课还设计补充了“用六水合氯化钴的乙醇溶液来研究浓度对平衡移动的影响”,实验现象明显且效果非常理想。这个实验在我国中学教材中比较少见,本人曾在澳大利亚的中学课堂见过。翻阅国内高校的无机化学实验,也有关于此实验的报道,所以在本课堂中设计应用,旨在告诉学生在非水溶液反应体系中,水作为生成物之一对化学平衡移动是有影响的。本节课的另一个,是在讨论压强对平衡移动影响的问题中:当恒容或恒压时,加入稀有气体对可逆反应平衡移动是否有影响?如何影响?这是本节课的难点,学生在教师的谆谆诱导下,运用分压与总压的概念,结合气体浓度问题,使得难点顺利突破,教学任务顺利完成。

本次教学中的另一个亮点,是把数学图像恰如其分地应用在化学平衡移动的问题解决中,根据本校学生理科基础扎实的实际情况,充分挖掘学生理性思维的潜质。通过浓度、压强、温度及催化剂与化学反应速率之间的图像把化学平衡移动的实质清晰地呈现出来,而且可以分不同情况(增加、减小等)加以分析(课内分一种情况,另一种课外完成),从本质上剖析“化学平衡为什么移动?如何移动?”,从而对勒夏特列原理有了理性的认识。另外,教学设计中的每一部分的小节处都有“温馨提示”,营造了师生间的和谐亲切的教学氛围,课堂内的一种人文关怀和学科德育油然而生。

由于本节课的教学内容比较多,思维容量大,涉及角度比较宽,40分钟课堂时间略显紧凑。这样的教学内容更适合理科基础比较好的实验班,因此不妨建议:把本教学设计作为一个范本,针对高一或高三不同教学对象,做一些相应的筛选和扩充,希望对大家有所帮助。

参考文献:

化学平衡范文第7篇

关键词:环境科学 化学平衡 大气污染 水体污染

环境科学是研究人类生存的环境质量及其保护与改善的科学。环境科学研究的环境,是以人类为主体的外部世界,即人类赖以生存和发展的物质条件的综合体,包括自然环境和社会环境。

人类出现后,通过生产和消费活动,从自然界获取生存资源,然后又将经过改造和使用的自然物和各种废弃物还给自然界,从而参与了自然界的物质循环和能量流动过程,不断地改变着地球环境。人类在改造环境的过程中,地球环境仍以固有的规律运动着,不断地反作用于人类,因此常常产生环境问题。

一、大气层污染问题

人类的生产和生活活动使大气中增加了其他成分,当大气成分的变化增加到环境所能允许的极限时,会使空气质量发生恶化,这种现象就是大气污染。大气污染的形成与治理都是一个平衡的过程。应用化学平衡的原理剖析大气污染的成因以及提出治理大气污染的方法与措施,是每一个化学工作者要深入研究与学习的问题。

1.臭氧层空洞

平流层中有一层臭氧层,其浓度为10%,厚度为30公里,大量吸收来自宇宙的辐射,其中99%的太阳紫外线被它吸收,从而使地球上的生物免受伤害。平流层中发生着这样的反应:O2在紫外线的辐射下生成O3,形成厚约20公里臭氧层。臭氧层能吸收波长

2.酸雨

上世纪50年代,R.A.Smith最早观察到酸雨,并提出“酸雨”这一名词。酸雨中的酸性物质主要是H2SO4和HNO3。煤和石油中均含有硫,每一份重量的硫就会产生双份重的SO2,硫化物在冶炼或制H2S04时也会放出大量的SO2。这些SO2通过气相或液相的氧化反应生成H2SO4。酸雨中的硝酸成份来自高温燃烧,在高温燃烧区,助燃空气中的N2、O2会结台成NO,燃料中的含氮化合物也会燃烧转化为NO。排入大气中的NO 绝大部分转化为NO2,遇水则歧化为硝酸和亚硝酸。当酸性气体排放较多,超出自然界的抵御能力,使大气平衡大幅度移动,酸碱平衡不能将酸性气体调节到正常范围,酸性气体成份偏高,从而形成酸雨,以致于各圈层的平衡移动造成环境荷染。目前酸雨的酸度不断增加,范围日益扩大。减少和防止酸雨的形成,主要应从污染源着手。

3.光化学烟雾

由各种燃烧设备,特别是汽车排出废气中的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物,在空气中经太阳光(紫外光)照射后,各种污染物之间发生相应反应,生成臭氧、醛类、过氧乙酰硝酸脂等二次污染物,它们在大气中是一种具有刺激性的浅蓝色烟雾(其中有气体污染物,也有气溶胶),称为光化学烟雾。发生此现象的原始成份是NOx和烃类。它们在日光照射下发生一系列的化学平衡。光化学烟雾就是上述各种成份的混合物,若毒雾在大气中含量较高,难以扩散,在局部地区较富集,大气正常平衡组成改变,生物圈中的人就会感到强烈刺激,流泪、眼红、呼吸困难,并诱发其它病症。

二、水环境问题

水体污染沉积物最常用的方法是挖掘清除, 但这是工程量浩大、经济负担很重的方式, 而且如果措施不当反会造成污染扩散的后果。因此, 在实施挖掘以前, 必须对所在水域进行慎密的评估平衡分配法(EqP) 是应用表层沉积物固相与孔隙水中污染物的平衡浓度(C s 与C rw ) 求得平衡常数K p , 再联系当地水质基准WQC。例如重金属可按以下公式计算。

K p = C sCrw

SQC = K p1WQC + [M e ]AV S + [M e ]R

式中, [Me]AVS为酸可挥发性硫化物, [Me]R 为残渣态金属量, 此两项为校正项。在用水与废水的水质净化工艺中, 几乎每种技术都涉及到各门化学和微界面配合过程,化学水处理工艺则是其中最主要的组成部分。在净化技术中普遍应用的则是各类药剂和材料, 其中用量最大、作用最重要的应属混凝剂或絮凝剂。无机高分子絮凝剂是一类新型的水处理药剂, 它们都是铝、铁盐的水解过程中间产物与硅酸等不同阴离子的结合体, 即羟基多核络合物或无机高分子化合物。

针对A l13的凝聚絮凝定量计算模式, 包括以下步骤:

步骤1: 表面吸附,A l13吸附到颗粒表面

S[mOH]m - + nAl12AlO4(OH)24

步骤2: 电中和凝聚,A l13的正电与颗粒表面负电中和并趋近零电荷

S[nAl12AlO4(OH)24+m ] (m-7n) S[nAl12AlO4(OH)24+m](m=7n) ± 0

步骤3: 表面沉淀,A l13结合表面及溶液中OH- 而趋向氢氧化铝沉淀

S[nAl(OH)3], S[nAl12AlO4(OH)24+ m](m=7 n) ± 0

步骤4: 颗粒絮凝, 各颗粒由氢氧化铝及A l13架桥絮凝

S[nAl(OH)3]+ S[n Al(OH)3]+ S[nAl12AlO4(OH)24+ m](m=7 n) ± 0

这一作用机理的最后证实需要应用表面结构与形态鉴定的现代仪器予以确认。

三、结语

上述只反映了环境中诸多化学问题的几个侧面。当代全球存在着十大环境问题,它们分别是大气污染、臭氧层破坏、全球变暖、海洋污染、淡水资源紧张和污染、土地退化和沙漠化、森林锐减、生物多样性减少、环境公害、有毒化学品和危险废物。由于这些问题直接或间接地与化学物质平衡有关,因而要利用化学分析的手段去研究环境污染物的种类和成分,并对它们作定性、定量和结构分析。分析化学平衡问题在解决环境中的化学问题时起关键作用,在认识环境过程和保护环境中起核心作用,具有重要的实践意义。

参考文献

[1] 汤鸿霄. 环境科学学报(Acta Sci. Circum stantiae). 2000, 20 (1):P2-P9

[2] 汤鸿霄, 钱易, 文湘华等. 水体颗粒物与难降解有机物的特性及控制技术原理. 环境科学出版社. 2000

[3] Huang C P, O’Melia C R, Morgan J J. A quatic Chemistry. Interfacial and Interspecies Processes. A CS 244, American Chemical Society. 1995

[4] Stumm W. Chemistry of the Solid 2 Water Interface, Wiley Interscience. 1992

[5] Wen X H, Du Q , Tang H X. Environ. Sci & Technol. 1998: P32, P870-P875

化学平衡范文第8篇

一、根据增大或减少某反应物浓度判断转化率的变化

问题1:反应aA(g)+bB(g)?葑cC(g)+dD(g),若增大某一反应物浓度,A、B的转化率如何变化?

问题探究:在557℃时,按下表中的数据在密闭容器中进行下列反应:

通过上面的计算我们可以得出以下结论:

1.增大某一反应物浓度可使其他反应物的转化率增大,而本身的转化率降低。

2.减小某一反应物浓度可使其他反应物的转化率降低,而本身的转化率增大。

问题2:若保持容器体积不变,对于反应aA(g)+bB(g)?葑cC(g)+dD(g),达到平衡后,按原比例同倍数的增加反应物A和B的量,A、B的转化率又如何变化?

问题探究:因为平衡后,按原比例同倍数的增加反应物A和B的浓度,所以可使增加反应物A和B在一个特殊容器中,建立在恒温恒压时与原平衡等效的平衡,再通过压缩体积(加压)的方式,恢复到原来的体积,根据化学平衡移动的方向,再来判断转化率的变化。

结论:

1.若a+b

2.若a+b>c+d,加压平衡向体积缩小的方向移动即正向移动,所以A、B的转化率均增大;

3.若a+b=c+d,加压平衡不移动,所以A、B的转化率均不变。

因此反应物转化率的变化可能是化学平衡向正向移动的结果,也可能是化学平衡向逆向移动的结果。

问题3:分解反应mA(g)?葑pC(g)+qD(g),若增大或减小反应物A的浓度,A的转化率如何变化?

问题探究:达到平衡后,增加反应物A浓度,因为只有一种反应物,所以增加反应物A在一个特殊容器中,都可以建立在恒温恒压时与原平衡等效的平衡,再通过压缩体积(加压)的方式,恢复到原来的体积,根据化学平衡的移动原理,再来判断转化率的变化。

结论:

1.m

2.m>p+q时,加压平衡向体积缩小的方向移动即正向移动,所以A的转化率升高;

3.m=p+q时,加压平衡不移动,所以A的转化率不变。

总之恒温恒容的容器,当增大某物质的量时,可将浓度问题转换为压强问题,增大压强,平衡向气体体积缩小的方向移动,最后再判断转化率变化。

(1)按方程式的系数比投料

(2)不按方程式的系数比投料

(3)投料物质的物质的量相同

问题探究:

(1)按方程式的系数比投料

起始量/mol13

转化量/molx3x

转化率 x x

(2)不按方程式的系数比投料

起始量/mola b

转化量/moly 3y

转化率 y/a 3y/b

(3)投料物质的物质的量相同

起始量/mol cc

转化量/mol z3z

转化率 z/c3z/c

结论:

1.按方程式的系数比投料,则各种反应物的转化率相等,且等于产物的产率,达平衡时,产物的含量最高;

2.不按方程式的系数比投料,则各种反应物的转化率一定不相等;

3.投料物质的物质的量相同时,各反应物的转化率之比等于化学计量系数之比。

二、根据增大压强或减小压强判断各反应物转化率变化

反应aA(g)+bB(g)?葑cC(g)+dD(g)(a+b≠c+d,)在增大压强或减小压强判断各反应物转化率变化如何变化呢?

根据上述问题2、3的方法判断得出结论:增大压强,若该反应正反应方向为气体体积减小的方向,则平衡正向移动,反应物转化率增大;反之,平衡逆向移动,反应物转化率减小。

问题5:对于可逆反应aA(g)+bB(g)?葑cC(g)+dD(g),在一定条件下反应达到平衡时,再向平衡体系充入“不参加反应的气体”化学平衡如何移动?转化率又如何变化?

问题探究:

(1)恒温恒容时,充入“不参加反应的气体”反应物和生成物的浓度不变化学平衡不移动各物质的转化率不变。

(2)恒温恒容时,充入“参加反应物气体”反应物的浓度增大化学平衡移动根据问题1的结论判断转化率变化。

(3)恒温恒压时,充入“不参加反应的气体”体积增大平衡向体积缩小的方向移动根据化学平衡移动的结果判断转化率的变化。

三、根据升高温度或降低温度判断各反应物转化率变化

1.若正反应是吸热反应,升高温度,化学平衡正向移动,各物质的转化率增大,降低温度,化学平衡逆向移动,转化率降低;

2.若正反应为放热反应,升高温度,化学平衡逆向移动,转化率降低,降低温度,化学平衡正向移动,转化率增大。