1、上海高一化学同步讲义 第06讲 反应物如何尽可能转变成生成物 第06讲 反应物如何尽可能转变成生成物一、知识梳理：工业上合成氨的化学反应方程式为N2 + 3H22NH3，怎样才能使N2、H2尽可能多地转变成生成物？(一)可逆反应中的化学平衡：1可逆反应： 当一个化学反应发生后，它的生成物在同一条件下又能重新生成原来的反应物，这种化学反应称为可逆反应。【注意】可逆反应的特点是反应不能进行到底，常用符号“”表示。2化学平衡：(1)化学平衡的建立：如果把某一可逆反应的反应物装入密闭容器，其反应情况如下：a反应开始时：v(正)最大，v(逆)为零。b反应进行时：反应物浓度减小v(正)逐渐变小。生成物由无
2、到有逐渐增多v(逆)从零开始逐渐增大。c反应达到平衡时，v(正) = v(逆)，反应混合物各组分的浓度不再发生变化。以上过程可用下图表示：如果把某一可逆反应的生成物装入密闭容器，其化学平衡的建立过程如图所示：(2)化学平衡状态的定义： 如果外界条件不发生变化，任何可逆反应进行到一定程度的时候，正反应和逆反应的反应速率相等。反应物和生成物的含量不变，这时反应物和生成物的混合物（简称反应混合物）就处于化学平衡状态。 (3)化学平衡的特征： 逆：研究的对象是可逆反应 动：是指动态平衡，反应达到平衡状态时，反应没有停止 等：平衡时正反应速率等于逆反应速率，但不等于零 定：反应混合物中各组分的百分含量保
3、持一个定值 变：外界条件改变、原平衡破坏，建立新的平衡 (4)化学平衡的实质：v(正) = v(逆)。 (5)平衡的标志：各组分的浓度保持不变。(二)影响化学平衡的因素： 1化学平衡的移动： 化学平衡状态是一定条件下的化学平衡，当外界条件发生变化后，平衡状态也将被破坏。平衡发生移动的原因是外界条件的改变，使得正、逆反应速率发生变化，因而，v(正)v（逆）是化学平衡移动的根本原因，而平衡移动的结果是平衡混合物中各成分的浓度、各组分的组成发生了变化，移动过程可表示如下：2影响化学平衡的外界因素：(1)浓度对化学平衡的影响：操作： 现象：加入少量1 mol/L FeCl3溶液的试管和加入少量1 mo
4、l/LKSCN溶液的试管中溶液颜色都比原来深。 原理：FeCl3与KSCN反应生成红色的Fe(SCN)3和KCl ：FeCl3 + 3KSCNFe(SCN)3 + 3KCl。 结论：增大任何一种反应物浓度的瞬间，v(正)增大，v(逆)不变，化学平衡向正反应方向移动。 规律：其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，都可以使平衡向正反应方向移动；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使平衡向逆反应方向移动。(2)压强对化学平衡的影响：反应类型 平衡移动方向压强改变无气体参与的化学平衡增大压强向气体体积减小的方向移动不移动不移动减小压强向气体体积增大的方向移动不移动不移动(3)
5、温度对化学平衡的影响：操作： 现象：烧瓶中的气体颜色在热水中比常温时深，在冷水中比常温时浅。 原理：2NO2(g) N2O4 (g)（正反应为放热反应） （红棕色） （无色） 结论：升高温度，NO2浓度变大，说明平衡向逆反应方向即吸热反应方向移动；降低温度，NO2浓度变小，说明平衡向正反应方向即放热反应方向移动。 规律：在其他条件不变的情况下，升高温度，会使化学平衡向着吸热的方向移动；降低温度，会使化学平衡向着放热的方向移动。 3勒夏特列原理： 如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。 【注意】(1)对勒夏特列原理中“减弱这种改变”的正确理解应当是
6、：从定性角度看，升高温度时，平衡向吸热反应方向移动；增加反应物时，平衡向反应物减少的方向移动；增大压强时，平衡向体积缩小的方向移动。从定量角度看，平衡移动的结果只能适当降低条件改变的变化，而不能完全抵消外界条件变化的能量。例如：压强由2. 02105 Pa增加到4.04105 Pa，平衡移动后，压强为2.02105 Pa至4.04105 Pa之间。(2)勒夏特列原理又称平衡移动原理，它不仅适用于化学平衡的体系，也适用于溶解平衡等动态平衡体系。(三)广泛存在的化学平衡： 1酸碱指示剂中存在的化学平衡： 酸碱指示剂石蕊试液的颜色变化中就存在着化学平衡。如果用HZ表示石蕊分子，它存在着以下平衡： H
7、ZH+ + Z- （红色） （蓝色） 在接近中性的溶液中：c(HZ)c(Z-)，溶液呈紫色； 在酸性溶液中：由于c(H+)增大，平衡向左移动，溶液呈红色； 在碱性溶液中：由于OH-和H+生成水，平衡向右移动，溶液呈蓝色。 2血液中的化学平衡： 血液中存在如下平衡：CO2 + H2OH2CO3H+ + HCO3- ，当有酸性物质进入血液时，平衡向生成CO2的方向移动，通过加深呼吸排出CO2，减少的HCO3由肾脏调节补充；当碱性物质进入血液时，平衡向生成HCO3-的方向移动，过多的HCO3由肾脏调节吸收。血液中HCO3-与H2CO3的物质的量之比维持在20 : 1左右，其pH值保持稳定。 3膳食与
8、人体血液的平衡： 人们的生活离不开饮食。对膳食要有如下基本认识： (1)食品的酸碱度并不是指食品本身汁液的酸碱性。例如，食醋里面含有醋酸，但它却是碱性食品；柑橘汁液的pH值小于7，可它也是碱性食品。 (2)食品的营养成分中，影响血液pH值的是食品中的矿物质。 (3)注意酸、碱性食品的平衡，不偏食才能身体健康。二、例题分析：【例1】下列反应属于可逆反应的是 ( )（A）NH4Cl受热分解，在试管口又生成NH4Cl (B) 2H2 +O22H2O，2H2O2H2+O2(C)2HIH2 + I2，H2 + I2 2HI (D)工业上用SO2制SO3的反应【例2】在一定温度下，可逆反应A(g)+3B(
9、g) 2C(g)达到平衡的标志是 ( )( A)C生成的速率与C分解的速率相等 (B)单位时间生成n mol A，同时生成3n mol B(C)A、B、C的浓度不再变化 (D)A、B、C的分子数比为1:3:2【例3】下列各组数据能反映可逆反应2AB+3C处于平衡状态的是 ( )【例4】对于可逆反应2HI(g) H2 (g) + I2 (g)的平衡体系，改变外界条件后，下列叙述中说明平衡一定发生了移动的是 ( )(A)混合体系的压强增大为原平衡体系的2倍 (B)混合体系气体颜色加深 (C)混合体系中H2的体积分数为原平衡体系中H2体积分数的80% (D)混合气体的平均摩尔质量发生了改变【例5】反
10、应A(g)+2B(g) 2C(g)-Q达到平衡后，降低反应混合物的温度，下列叙述正确的是 ( ) (A) 增大，减小，平衡向正反应方向移动 (B) 减小，增大，平衡向逆反应方向移动 (C) 和都增大，平衡向正反应方向移动 (D) 和都减小r平衡向逆反应方向移动【例6】反应2A(g) 2B(g)+E(g)-Q达到平衡时，要使正反应速率增大，A的浓度减小，应采取的措施是 ( ) ( A)加压 (B)减压 (C)增加E的浓度 (D)升温【例7】人体血液的pH保持在7.357. 45，适量的CO2可维持这个pH变化范围，可用下面的化学方程式表示：H2O + CO2H2CO3 H+ +HCO3 又知人体
11、呼出的气体中CO2体积分数为5%。下列说法中正确的是 ( )(A)太快而太深的呼吸可以导致碱中毒（pH过高） (B)太快而太深的呼吸可以导致酸中毒（pH过低）(C)太慢而太浅的呼吸可以导致酸中毒（pH过低） (D)太慢而太浅的呼吸可以导致碱中毒（pH过高）三、课堂练习：1、下列方法中可以证明2 HI(g) H2(g) + I2(g)已达平衡状态的是_。 单位时间内生成n mol H2的同时生成 n mol HI 一个HH键断裂的同时有两个HI键断裂 c(HI) = c(I2) 反应速率v(H2) = v(I2) = 1/2 v(HI) c(HI) : c(H2) : c(I2) = 2 : 1
12、 : 1温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化温度和体积一定时容器内压强不再变化 条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化2、下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 ( )(A)可用排饱和食盐水的方法收集Cl2( B)在强碱性条件下，氯水中的Cl-和ClO能大量共存 (C)煅烧硫铁矿制SO2时，将矿石粉碎(D)为加快浓氨水挥发出氨气，可加入适量固体NaOH3、在一密闭容器中，反应aA(g) bB(g)达平衡后。保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60%，则 ( )(A)平衡向正反应
13、方向移动了 (B)物质A的转化率减小了(C)物质B的质量分数增加了 (D)ab4、工业上用一氧化碳与水蒸气反应得到氢气，反应达到半衡。 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)+Q (1)当使用催化剂时，平衡 移动。 (2)通入过量水蒸气，平衡 移动，其目的是_。 (3)增大体系的压强，平衡 移动。5、近年来，某些自来水厂在用液氯进行消毒处理时还加入少量液氨，其反应的化学方程式为：NH3+HClOH2O+NH2Cl（一氯氨）NH2Cl较HClO稳定，试分析加液氨能延长液氯杀菌时间的原因：_。6、有一批做过银镜反应实验的试管要洗涤，可用铁盐溶液来作洗涤剂，因为Fe3+ 与Ag+
14、 可发生可逆的氧化还原反应：Fe3+ + Ag+ Fe2+ + Ag+。 实验室中可选的铁盐溶液有FeCl3、Fe2(SO4)3和Fe(NO3)3（三种溶液中Fe3+相等）。甲同学认为三种溶液中FeCl3洗银效果最好，乙同学则认为Fe(NO3)。效果最佳，两人都提出了各自合理的判断依据（结果如何当然还要看谁提出的理由在实际过程中占主导地位）。 (1)甲的判断依据是_。 (2)乙的判断依据是 。7、有两个密闭容器A和B，A容器中有一个可移动的活塞能使容器内保持恒压，B容器能保持恒容。起始时向这两个容器中分别充入等量的体积比为2 : 1的SO2和O2的混合气体，并使A和B容积相等。在保持400的条
15、件下使之发生如下反应：2SO2 + O22SO3。 (1)达到平衡时所需的时间A容器比B容器 （填“多”或“少”）。 (2)A容器中SO2的转化率比B容器中的 （填“大”或“小”）。8、在一个盛有催化剂、容积可变的密闭容器中，保持一定温度和压强，进行以下反应：N2+ 3H22NH3（正反应为放热反应），已知加入1 mol N2和4 mol H2时，达到平衡后生成a mol NH3（如下表）。在相同温度、压强下，保持平衡时各组分的体积分数不变，对表中编号为的状态，填写表中的空白。 已知编号起始状态物质的量/mol平衡时NH3的物质的量molN2H2NH3140a1.56010.5amg(g4m)
16、9、脱除天然气中的硫化氢既能减少环境污染，又可回收硫资源。(1)硫化氢与FeCl3溶液反应生成单质硫，其离子方程式为_。(2)一定温度下，1 mol NH4HS固体在定容真空容器中可部分分解为硫化氢和氨气。 当反应达平衡时=a( Pa2)，则容器中的总压为 Pa；下图是上述反应过程中生成物浓度随时间变化的示意图。若t2时增大氨气的浓度且在t3时反应再次达到平衡，请在图上画出t2时刻后氨气、硫化氢的浓度随时间的变化曲线。10、“碘钟”实验中，3I- + S2O82- I3- + 2SO42-的反应速率可以用I3-与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来衡量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20时
17、进行实验，得到的数据如下表：实验编号c(l-)/(mol/L)0.0400.0800.0800.1600.120c(S2O82-)/(mol/L)0.0400.0400.0800.0200.040t/s88.044.022.044.0t1回答下列问题：(1) 该实验的目的是_。(2)显色时间t1=_。(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40下进行编号对应浓度的实验，显色时间如的范围为 （填字母）。 (A) 44.0 s (D)数据不足，无法判断(4)通过分析比较上表数据，得到的结论是_。11、a将一定量的SO2和含0.7 mol氧气的空气（忽略CO2）放入一定体积的密闭容器中，
18、550时，在催化剂作用下发生反应：2SO2 + O22SO3（正反应放热）。反应达到平衡后，将容器中的混合气体通入过量NaOH溶液，气体体积减少了21. 28 L；再将剩余气体通过酸的碱性溶液吸收O2，气体的体积又减少了5.6 L（以上气体体积均为标准状况下的体积）。请回答下列问题：（计算结果保留一位小数） (1)判断该反应达到平衡状态的标志是 。（填字母）(A)SO2和SO3浓度相等 (B) SO2百分含量保持不变 (C)容器中气体的压强不变 (D) SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等(E)容器中混合气体的密度保持不变(2)欲提高SO2的转化率，下列措施可行的是_。（填字母） (A)向装
19、置中再充入N2 (B)向装置中再充入O2 (C)改变反应的催化剂 (D)升高温度 (3)求该反应达到平衡时SO2的转化率（用百分数表示）。 (4)若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液，生成沉淀多少克？12、可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的正、逆反应速率可用各种反应物或生成物浓度的变化来表示，下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是 ( ) ( A) 3 (N2) = (H2) (B) (N2) = (NH3) (C)2 (H2) = 3 (NH3) (D) (N2) = 3 (H2)13、某可逆反应达到平衡后，若发生下列变化，可判断平衡一定发生移动的是 ( ) (A
20、)正、逆反应速率发生变化 (B)反应物、生成物浓度发生变化 (C)反应物、生成物质量分数发生变化 (D)压强改变四、回家作业：1、在一定条件下，对反应P(g)+Q(g) R(g)+2S(g)，下列说法可以说明其已经达到平衡状态的是 ( ) (A)反应容器中，P、Q、R、S四者共存 (B)P和S的生成速率相等 (C)反应容器内，气体压强不随时间变化而变化 (D)S的生成速率是R的生成速率的2倍2、对于下列各平衡体系，改变条件，平衡向逆反应方向移动的是 ( )(A)C+CO22COQ(加入C) (B)N2+3H22NH3+Q（用铁作催化剂）(C)CO+H2OCO2+H2Q(加压) (D)2SO2+
21、O22SO3+Q(升高温度) 3、压强变化不会使下列化学反应的平衡发生移动的是 ( ) (A)H2(g)+I2(g) 2HI(g) (B)3H2(g)+N2(g) 2NH3(g) (C)2SO(g)+O2(g) 2SO3(g) (D)C(s)+CO2(g) 2CO(g)4、反应CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)，达平衡后将容器容积扩大10倍，此时 ( ) (A)混合气体颜色变浅 (B)平衡向正反应方向移动 (C)容器内颜色变深 (D)化学反应速率不变5、化合物HIn在水溶液中因存在以下电离平衡，故可用作酸碱指示剂： HIn(溶液红色) H+ + In-（溶液黄色） 浓度为0.0
22、2 mol/L的下列各溶液中能使指示剂由黄色变为红色的是 ( ) (A)盐酸 (B)石灰水 (C)食盐溶液 (D)氨水6、已知某可逆反应在密闭容器中进行：A(g)+2B(g) 3C(g)+D(s)（正反应为放热反应）。右图中曲线a代表一定条件下该反应的过程，若使a曲线变成b曲线，可采取的措施是 ( ) (A)增大A的浓度 (B)缩小容器的体积 (C)加入催化剂 (D)升高温度7如右图所示，用实验验证压强对化学平衡的影响： 我们除在1号注射器内吸入一定体积的NO2和N2O4的平衡混合气体，还用2号注射器吸入溴蒸气，这是为了进行 。实验过程中，这种方法必须在控制条件下进行：开始时两注射器要吸入 气体；注射器内气体颜色 ；活塞压缩注射器的体积要 。最后观察到的现象是_，从而得出的结论是 。8牙齿表面由一层字的、组成为Ca5 (PO4)3OH的物质保护着，在唾液中存在下列平衡： Ca5 (PO4)3OH (s) 5Ca2+ + 3PO43- + OH-(1)进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，原因是 。(2)已知：Ca5 (PO4)3F(s)的溶解度比上面的矿化产物更小，质地更坚固，用离子方程式表示牙膏中配有氟化 物添加剂后能防止龋齿的原因。(3)根据以上原理，请你提出一种其他促进矿化的方法。
