0  1044  1052  1058  1062  1068  1070  1074  1080  1082  1088  1094  1098  1100  1104  1110  1112  1118  1122  1124  1128  1130  1134  1136  1138  1139  1140  1142  1143  1144  1146  1148  1152  1154  1158  1160  1164  1170  1172  1178  1182  1184  1188  1194  1200  1202  1208  1212  1214  1220  1224  1230  1238  3002 

考点35胶体

1.复习重点

1.掌握溶液、悬浊液、乳浊液、胶体的概念,区别及鉴别它们的方法;

2.掌握胶体的本质特征及性质;

3.了解Fe(OH)3、AgI、硅酸溶胶的制备方法;

4.掌握胶体的凝聚方法

2.难点聚焦

(一)分散系的概念、种类

1、分散系:由一种物质(或几种物质)以粒子形式分散到另一种物质里所形成的混合物。分散系中分散成粒子的物质叫做分散质;另一种物质叫分散剂。

 

2、分散系的种类及其比较:

根据分散质微粒的大小,分散系可分为溶液、胶体和浊液(悬浊液和乳浊液)。由于其分散质微粒的大小不同,从而导致某些性质的差异。现将它们的比较如下:

 

          分散系

溶液

胶体

悬浊液、乳浊液

微粒直径

小于1nm

1nm―100nm

大于100nm

外观

均一透明

多数均一透明

不均一、不透明

分散质微粒组成

单个分子或离子

许多离子、分子的集合体,或高分子

巨大数量分子或离子的集合体

能否透过滤纸

悬浊液不能

能否透过半透膜

不能

不能

实例

食盐水,碘酒

Fe(OH)3胶体、淀粉胶体

泥水、牛奶

 

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考点34酸碱中和滴定

1.复习重点

1、  理解中和滴定的基本原理

2、  掌握滴定的正确步骤,了解所用仪器的结构(两种滴定管)。

3、  理解指示剂的选用原则和终点颜色变化判定。

4、  学会误差分析及成因

2.难点聚焦

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考点33盐类的水解

1.复习重点

1.盐类的水解原理及其应用

2.溶液中微粒间的相互关系及守恒原理

2.难点聚焦

(一)   盐的水解实质

  H2O     H++OH

 

AB==  Bn―  +  An+

 

      HB(n―1)―  A(OH)n

当盐AB能电离出弱酸阴离子(Bn)或弱碱阳离子(An+),即可与水电离出的H+或OH结合成电解质分子,从而促进水进一步电离.

   与中和反应的关系:

盐+水             酸+碱(两者至少有一为弱)

     

由此可知,盐的水解为中和反应的逆反应,但一般认为中和反应程度大,大多认为是完全以应,但盐类的水解程度小得多,故为万逆反应,真正发生水解的离子仅占极小比例。

(二)水解规律

简述为:有弱才水解,无弱不水解

                越弱越水解,弱弱都水解

                谁强显谁性,等强显中性

   具体为:

    1.正盐溶液

①强酸弱碱盐呈酸性

②强碱弱酸盐呈碱性

③强酸强碱盐呈中性

④弱酸碱盐不一定

如 NH4CN             CH3CO2NH4         NH4F

   碱性                   中性            酸性

 

取决于弱酸弱碱 相对强弱

  2.酸式盐

①若只有电离而无水解,则呈酸性(如NaHSO4

②若既有电离又有水解,取决于两者相对大小

   电离程度>水解程度,呈酸性

电离程度<水解程度,呈碱性

强碱弱酸式盐的电离和水解.

a)       以HmAn表示弱酸酸式盐阴离子的电离和水解平衡.

  

 Hm+1A(n―1)―+OH       HmAn―1  +  H2O      Hm1A(n+1)+ H+

 

                抑制水解             抑制电离

    增大[OH]  促进电离              促进水离  [H+]增大

                          仅能存在于一定pH值范围

如H3PO4及其三种阴离子随溶液pH变化可相互转化:

     pH值增大

 H3PO4   H2PO4   HPO42    PO43

pH减小

③常见酸式盐溶液的酸碱性

碱性:NaHCO3、NaHS、Na2HPO4、NaHS.

酸性:NaHSO3、NaH2PO4、NaHSO4

(三)影响水解的因素

内因:盐的本性.

外因:浓度、湿度、溶液碱性的变化

(1)温度不变,浓度越小,水解程度越大.

(2)浓度不变,湿度越高,水解程度 越大.

(3)改变溶液的pH值,可抑制或促进水解。

(四)比较外因对弱电解质电离和盐水解的影响.

     HA    H++A―Q       A+H2O       HA+OH―Q

温度(T)T↑→α↑       T↑→h↑

加水    平衡正移,α↑    促进水解,h↑

增大[H+] 抑制电离,α↑    促进水解,h↑

增大[OH]促进电离,α↑   抑制水解,h↑

增大[A]  抑制电离,α↑   水解程度,h↑

注:α―电离程度       h―水解程度

思考:①弱酸的电离和弱酸根离子的水解互为可逆吗?

②在CH3COOH和CH3COONO2的溶液中分别加入少量冰醋酸,对CH3COOH电离程度 和CH3COO水解程度各有何影响?

   (五)盐类水解原理的应用

   1.判断或解释盐溶液的酸碱性 

  例如:①正盐KX、KY、KZ的溶液物质的量浓度相同,其pH值分别为7、8、9,则HX、HY、HZ的酸性强弱的顺序是________________

②相同条件下,测得①NaHCO3 ②CH3COONa ③NaAlO2三种溶液的pH值相同。那实验么它们的物质的量浓度由大到小的顺序是_______________.

因为电离程度CH3COOH>HAlO2所以水解程度NaAlO2>NaHCO3>CH3COON2在相同条件下,要使三种溶液pH值相同,只有浓度②>①>③

2.分析盐溶液中微粒种类.

例如 Na­2S和NaHS溶液溶液含有的微粒种类相同,它们是Na+、S2、HS、H2S、OH、H+、H2O,但微粒浓度大小关系不同.

3.比较盐溶液中离子浓度间的大小关系.

(1)一种盐溶液中各种离子浓度相对大小

①当盐中阴、阳离子等价时

[不水解离子] >[水解的离子] >[水解后呈某性的离子(如H+或OH)] >[显性对应离子如OH或H+]

实例:aCH3COONa. bNH4Cl

a.[Na+]>[CH3COO] >[OH] >[H+]

b.[Cl] >[NH4+]>[OH]

②当盐中阴、阳离子不等价时。

要考虑是否水解,水解分几步,如多元弱酸根的水解,则是“几价分几步,为主第一步”,实例Na2S水解分二步

S2+H2O       HS+OH(主要)

HS+H2O      H2S+OH(次要)

各种离子浓度大小顺序为:

[Na+]>[S2] >[OH] >[HS] >[H+]

(2)两种电解质溶液混合后各种离子浓度的相对大小.

①若酸与碱恰好完全以应,则相当于一种盐溶液.

②若酸与碱反应后尚有弱酸或弱碱剩余,则一般弱电解质的电离程度>盐的水解程度.

4.溶液中各种微粒浓度之间的关系

以Na2S水溶液为例来研究

(1)写出溶液中的各种微粒

阳离子:Na+、H+

阴离子:S2、HS、OH

(2)利用守恒原理列出相关方程.

10电荷守恒:

[Na+]+[H+]=2[S2]+[HS]+[OH]

20物料守恒:

Na2S=2Na++S2

若S2已发生部分水解,S原子以三种微粒存在于溶液中。[S2]、[HS],根据S原子守恒及Na+的关系可得.

[Na+]=2[S2]+2[HS]+2[H2S]

30质子守恒

H2O      H++OH

由H2O电离出的[H+]=[OH],水电离出的H+部分被S2结合成为HS、H2S,根据H+(质子)守恒,可得方程:

[OH]=[H+]+[HS]+2[H2S]

想一想:若将Na2S改为NaHS溶液,三大守恒的关系式与Na2S对应的是否相同?为什么?

提示:由于两种溶液中微粒种类相同,所以阴、阳离子间的电荷守恒方程及质子守恒是一致的。但物料守恒方程不同,这与其盐的组成有关,若NaHS只考虑盐本身的电离而不考虑HS的进一步电离和水解,则[Na+]=[HS],但不考虑是不合理的。正确的关系为[Na+]=[HS]+[S2]+[H2S]

小结:溶液中的几个守恒关系

(1)电荷守恒:电解质溶液呈电中性,即所有阳离子所带的正电荷总数与所有阴离子所带的负电荷总数代数和为零。

(2)物料守恒(原子守恒):即某种原子在变化过程(水解、电离)中数目不变。

(3)质子守恒:即在纯水中加入电解质,最后溶液中[H+]与其它微粒浓度之间的关系式(由电荷守恒及质子守恒推出)

练一练!

写出0.1mol/L Na2CO3溶液中微粒向后三天守恒关系式。

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考点32水的电离和溶液的PH

1.复习重点

1.通过对水的电离、离子积、pH定义等重要知识和方法迁移应用的练习,提高认知能力;

2.灵活解答水的电离平衡的相关问题;

3.掌握混合溶液pH计算的方法,并能运用数学工具解决一些有关pH计算的综合问题

4.培养学习过程中探究、总结的习惯。

2.难点聚焦

(一)溶液的酸碱性及pH的值

   溶液呈的酸碱性何性,取决于溶液中[H+]、[OH]的相对大小:pH值的大小取决于溶液中的[H+]大小

pH=-lg[H+],pOH=-lgKw=pKw

溶液酸碱性

[H+]与[OH]关系

任意湿度

室温(mol/L)

pH值(室温)

酸性

[H+]>[OH]

[H+]>1×107

<7

中性

[H+]=[OH]

[H+]=[OH]=1×107

=7

碱性

[H+]<[OH]

[H+]>1×与107

>7

(1)酸性越强,pH值越小,碱性越强,pH值越大,pH值减小一个单位,[H+]就增大到原来的10倍,pH值减小n个单位,[H+]的增大到原来的10n倍.

(2)任意水溶液中[H+]≠0,但pH可为0,此时[H+]=1mol/L,一般[H+]>1mol/L时,pH<0,故直接用[H+]表示.

(3)判断溶液呈中性的依据为:[H0]= [OH]或pH=pOH=pKw

只有当室温时,Kw=1×1014

                  [H+]=[OH]=107mol/L

溶液呈中性

pH=pOH=pKw=7

   分析  原因:H2O      H++OH-Q

   由于水的电离是吸热的,湿度越高,电离程度越大,kw越大.

   中性:pH=pOH=pKw

Tㄊ→Kwㄊ→pH+pOHㄋ

Tㄋ→Kwㄋ→pH=pOHㄊ

    如:100℃,KW=1×10―12.. pKw=12.

中性时Ph=pKw=6<7.

 图示:不同湿度(T1>T2)时溶液中[H+]与[OH],pH与pOH关系

 

 

 

 

 

 

 

                 

                  图一                             图二

 想一想:图一与图二有哪些不同?为何不同?

提示:(①形状 ②T1、T2相对位置)

  ③简平分钱划分的两个区域酸碱性不同。建议以[H+]、[OH]=Kw,和pH+pOH=pKw两个关系或考虑,并注意湿度不同时Kw的影响。)

  (4)溶液pH的测定方法:

  ①酸碱指示剂  ②pH试纸  ③pH计其中①只传判定pH范围

  ②pH试纸也只能确定在某个值左右(对照标准比色卡),无法精确到小数点后1倍。另外使用时不能预先润湿试纸。否则相当于又稀释了待测液,测定结果误差大。

  ③pH计测定较精确.

  (二)酸碱溶液的稀释前后pH值的变化。

  由于强酸或强碱在水中完全电离,加水稀释后不会有溶质进一步电离,故仅仅是体积增大的因素导致酸溶液中的[H+]或碱溶液中的[OH]减小.

   弱酸或弱碱由于在水中不完全电离,加水稀释同时,能促使其分子进一步电离,故导致相应[H+]或[OH]减小的幅度降低。

  例如  ①等物质的量浓度的盐酸和醋酸,氢氧化钠和氨水分别加水稀释。溶液的pH值变化,图示如下:

  

 

 

 

 

 

 

 

   ②若把上述问题,换成等pH值,图示又怎样呢?

              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          强酸弱酸稀释                        强、弱碱稀释

          前后                   前

pH=a   pH(HCl)=a+n<7                pH=b   Ph(NaOH)=b-n>7

pH(HAC)<a+n<7                       pH(NH3?H2C)>b-n>7

△pH(HCl)=n                           △pH(NaOH)=n

△pH(HAC)<n                          △pH(NH3?H2O)<n

△pH(HCl)>△pH(HAC)                   △pH(NaOH)>△pH(NH3?H2O)

  注意:

  ①酸无论怎样稀释,不可能成为碱性;若无限稀释,则pH只能无限接近7且小于7.

②碱无论怎样稀释,不可能成为酸性;若无限稀释,则pH只能无限接近7且大于7

③当起始强酸、弱酸的pH相同,稀释后为达仍相同,则稀释倍数一定是弱酸大小强酸(强碱、弱碱类同)

(三)有关pH的计算

 1.溶液简单混合(不发生反应,忽略混合时体积变化)

                            强酸:pH=pH+0.3

 若等体积混合,且△pH≥2   

                            强碱:pH=pH-0.3

 若不等体积混合,物质的量浓度    强酸[H+]=

 分别为M1、M2体积分别为        强碱[OH]=

 V1、V2的一元强酸或强碱

注意:强酸直接由[H+]求pH值

     强碱由[OH]求pOH,后再求pH值.

2.强酸和强碱混合(发生中和反应,忽略体积变化)可能情况有三种:

①若酸和碱恰好中和. 即nH+=nOH,pH=7.

②若酸过量,求出过量的[H+],再求pH值.

③若碱过量,求出过量的[OH],求出pOH后求pH值.

特例:若强酸与强碱等体积混合

①若pH+pH=14,则完全中和pH=7.

②若pH+pH>14,则碱过量pH≈pH-0.3

③若pH+pH<14,则酸过量pH≈pH+0.3

讨论:

pH=a的HCl溶液和pH=b的NaOH溶液按体积比V1 :V2混合.当混合液分别呈中性、酸性、碱性时,且V1 :V2=10n时,a+b分别为多少?

分析             ①呈中性:即pH=7.

                   nH+=nOH

                    10a?V1=10―(14b?V2

                    V1 :V2=1014+a+b

                               10n=10a+b14

                     n=a+b-14

                     a+b=14+n

                  ②若呈酸性. 即pH<7

                   nH+>nOH

                   10a?V1>10―(14b?V2

                    V1 :V2>1014+a+b

                               10n>1014+ a+b

                       a+b<14+n 

         ③若呈碱性,即pH>7,同理可知

                      a+b>14+n

 想一想:若V1 :V2=1 :10n=10n,三种情况的结果又如何呢?

 3.关于酸、碱混合时的定性判断(常温)

 酸与碱混合时发生中和反应,但不一定恰好完呈中和。即使恰好完全中和,也不一定溶液呈中性,由生成的盐能否水解及水解情况而定,另外酸碱的强弱不同,提供反应物的量不同也影响着反应后溶液的性质。一般酸或碱过量化生成的盐水解对溶液的酸碱性影响大。

 下面把常见的几种情况分列出来.

 ①等物质的量浓度的一元弱酸一元强碱溶液等体积混合溶液pH>7(由生成的强碱弱酸盐水解决定)

②等物质的量浓度的一元强酸与一元弱碱溶液等体积混合后溶液pH<7(由生成的强酸弱碱盐水解决定)

③等物质的量浓度的一元强酸与强碱溶液等体积混合后溶液pH=7(因生成强酸强碱盐不水解)

想一想:若酸或碱之一是多元,情况又怎样?

④当pH=pOH的强酸与强碱溶液以等体积混合后pH=7(与酸、碱的几元性无尖)

⑤当pH=3的某一元酸溶液与pH=11的一元强碱以等体积混合后pH≤7。(考虑酸有强弱之分,若分弱酸,制反应后酸过量)

⑥当pH=3的某一元强酸pH=11的一元碱溶液的以等体积混合后pH≥7(同理⑤,弱碱过量)

⑦将pH=3的酸溶液和pH=11的碱溶液以等体积混合后溶液pH=无法确定.

再想一想:⑤⑥⑦与酸、碱的几元性有无关系?

 

 

3.例题精讲

知识点一:水的电离

【例1】(1)与纯水的电离相似,液氨中也存在着微弱的电离:2NH3  NH4++NH2-

据此判断以下叙述中错误的是                                                                 (    )

              A.液氨中含有NH3、NH4+、NH2-等微粒

B.一定温度下液氨中C(NH4+)?C(NH2-)是一个常数

C.液氨的电离达到平衡时C(NH3) = C(NH4+) = C(NH2-)

D.只要不加入其他物质,液氨中C(NH4+) = C(NH2-)

        (2)完成下列反应方程式

①在液氨中投入一小块金属钠,放出气体――――――――――――――――――――――――――――

②NaNH2溶于水的反应――――――――――――――――――――――――――――――――――

③类似于“H++OH=H2O”的反应――――――――――――――――――――――――――――

解析:此题要求掌握水自偶的实质(水分子电离产生的H+与H2O结合形成H3O+)以及水的电离平衡,并能迁移应用于对于NH3电离的认识:NH3分子电离产生H+和NH2,H+与NH3结合生成NH4+,液氨电离产生等量的NH2与NH4+,一定温度下离子浓度乘积为一常数;NH4+类似于H+,NH2类似于OH。具备上述知识后,就可顺利完成解题。

答案:(1)C

     (2)①2Na+2NH3=H2↑+2NaNH2

②NaNH2+H2O=NaOH+NH3↑或NH2+H2O=OH+NH3

③NH2+NH4+ =2NH3↑或NH4Cl+NaNH2=2NH3↑+NaCl

知识点二:水的离子积

例2某温度下纯水中C(H+) = 2×10-7 mol/L,则此时溶液中的C(OH-) = ___________。

若温度不变,滴入稀盐酸使C(H+) = 5×10-6 mol/L,则此时溶液中的C(OH-) = ___________。

解析:由水电离产生的H+与OH-量始终相等,知纯水中C(H+) = C(OH-)。根据纯水中C(H+) 与C(OH-)可求出此温度下水的Kw的值,由Kw的性质(只与温度有关,与离子浓度无关),若温度不变,稀盐酸中Kw仍为此值,利用此值可求出盐酸中的C(OH-)。

 答案:纯水中 C(OH-) = C(H+) = 2×10-7 mol/L

                             Kw = C(H+)?C(OH-) = 2×10-7×2×10-7 = 4×10-14

               稀盐酸中 C(OH-) = Kw / C(H+) = (4×10-14) / (5×10-6) = 8×10-9 mol/L

  例3 .难溶化合物的饱和溶液存在着溶解平衡,例如:
AgCl(s) Ag++Cl,Ag2CrO4(s) 2Ag++CrO42,在一定温度下,难溶化合物饱和溶液离子浓度的乘积为一常数,这个常数用Ksp表示。
     已知:Ksp(AgCl)=[Ag+][Cl-]=1.8×10-10
         Ksp(Ag2CrO4)=[Ag+]2[CrO42-]=1.9×10-12
     现有0.001摩/升AgNO3溶液滴定0.001摩/升KCl和0.001摩/升的K2CrO4的混和溶液,试通过计算回答:
     (1)Cl-和CrO42-中哪种先沉淀?

(2)当CrO42-以Ag2CrO4形式沉淀时,溶液中的Cl-离子浓度是多少? CrO42-与Cl-能否达到有效的分离?(设当一种离子开始沉淀时,另一种离子浓度小于10-5mol/L时,则认为可以达到有效分离)

解析:(1)当溶液中某物质离子浓度的乘积大于Ksp时,会形成沉淀。几种离子共同沉淀某种离子时,根据各离子积计算出所需的离子浓度越小越容易沉淀。(2)由Ag2CrO4沉淀时所需Ag+浓度求出此时溶液中Cl的浓度可判断是否达到有效分离。

解答:(1)AgCl饱和所需 Ag+浓度[Ag+]1=1.8×10-7摩/升
        Ag2CrO4饱和所需Ag+浓度[Ag+]2==4.36×10-5摩/升
         [Ag+]1<[Ag+]2,Cl-先沉淀。
        (2) Ag2CrO4开始沉淀时[Cl-]==4.13×10-6<10-5,所以能有效地分离。

知识点三:水的电离平衡的移动

  【4】 :某溶液中由水电离出来的C(OH)=10-12mol/L,则该溶液中的溶质不可能是(   )

A、HCl    B、NaOH    C、NH4Cl     D、H2SO4

解析:由水电离反应式知:此溶液水电离产生的C(H+)=C(OH) =10-12mol/L,若溶液中的H+全部来自水的电离,则此溶液显碱性,是因溶有碱类物质所致,若溶液中的H+不仅为水电离所产生,则此溶液显酸性,为酸性物质电离所致。NH4Cl不可能电离产生H+

解答:C

下列两题为上题的变式,分析一下变在何处?解题方法、思路与上题是否一样?差异何在?

(1)室温下,在纯水中加入某物质后,测得溶液中由水电离产生的C(H+)=10-12mol/L,则加入的物质可能是(假设常温下碳酸、氢硫酸的第一步电离度为0.1%)        (   )

A、通入CO2    B、通入H2S    C、通入NH3    D、加入NaHSO4

(2)某溶液中水电离产生的C(H+)=10-3mol/L,,该溶液中溶质可能是(   )

  ①Al2(SO4)3 ②NaOH ③NH4Cl ④NaHSO4

A、①②  B、①③  C、②③  D、①④

5】能促进水的电离,并使溶液中C(H+)>C(OH)的操作是       (    )

(1)将水加热煮沸 (2)向水中投入一小块金属钠 (3)向水中通CO2 (4)向水中通NH3 (5)向水中加入明矾晶体 (6)向水中加入NaHCO3固体 (7)向水中加NaHSO4固体

A、(1)(3)(6)(7)  B、(1)(3)(6)  C、(5)(7)   D、(5)

解析:本题主要考查外界条件对水的电离平衡的影响,请按如下思路完成本题的解:本题涉及到哪些条件对水的电离平衡的影响?各自对水的电离平衡如何影响?结果任何(C(H+)与C(OH)相对大小)?归纳酸、碱、盐对水的电离平衡的影响。

解答: D

知识点四:pH的定义方法

6】、下列溶液,一定呈中性的是                    (    )

A.由等体积、等物质的量浓度的一元酸跟氢氧化钠溶液混合后所形成的溶液

B.[H+]=1×10-7mol?L-1的溶液   

C.pH=14-pOH 的溶液 

D.pH=pOH 的溶液                                (2000年化学试测题)                   

解析:此题要求将教材中定义pH方法迁移应用于表示pOH以及pH与pOH的关系,根据pH的定义方法,可定义pOH= ?lgC(OH?),将室温下水的离子积的表达式C(H+)×C(OH)=10?14两边取负对数,?lgC(H+)?lgC(OH?)= ?lg10?14,整理得pH+pOH=14。应用所得关系式分析可得答案。

解答:D

点评:pOH= ?lgC(OH?)、pH+pOH=14两个关系式及其应用均不在教学大纲和考纲范围内,我们不一定要掌握,但将教材中的知识、方法加以迁移应用,进行探究发现是教学大纲和考纲提出的能力要求。此题作为全国高考化学测试题具有重要的指导意义,值得大家认真去领悟,在随后的2001年上海高考题以及2002年全国理科综合高考题中又出现了类似的题目。

为更好地表示溶液的酸碱性,科学 家提出了酸度(AG)的概念,AG=,则下列叙述正确的是

A  中性溶液的AG=0

B  酸性溶液的AG<0

C  常温下0.lmol/L氢氧化钠溶液的AG=12

D  常温下0.lmol/L盐酸溶液的AG=12( 2001年上海)

有人曾建议用AG表示溶液的酸度(acidity arede),AG的定义为AG=lg([H]/[OH])。下列表述正确的是

A  在25℃时,若溶液呈中性,则pH=7,AG=1

B  在25℃时,若溶液呈酸性,则pH<7,AG<0

C  在25℃时,若溶液呈碱性,则pH>7,AG>0

D  在25℃时,溶液的pH与AG的换算公式为AG=2(7-pH)   (2002理科综合)

知识点五:溶液pH的计算

7】室温下将n体积pH=10和m体积pH=13两种NaOH溶液混合得pH=12的NaOH溶液,则n:m=――――――――――――――

解析:此题是关于两种不反应的溶液混合后溶液pH值的计算,根据混合前后溶质(NaOH)量守恒,列式求解

解答:pH=10  C(H+)=10-10mol/L  C(OH) =10-4mol/L

      pH=13  C(H+)=10-13mol/L  C(OH) =10-1mol/L

      pH=12  C(H+)=10-12mol/L  C(OH) =10-2mol/L

      10-4?n + 10-1?m = (n+m) ×10-2

             n :m = 100 :11

规律:    有关混合溶液的pH计算,题设条件可千变万化,正向、逆向思维,数字与字母交替出现,但基本题型只有两种:(1)混合后不反应,(2)混合后反应。对于溶液的稀释,可将水作为浓度为0的溶液,仍属混合后不反应一类,这一类混合溶液的pH应介于两种溶液的pH之间,因而酸、碱溶液无论加多少水稀释,其最终pH均不可能等于纯水的pH(即常温不可能为7)。

          混合溶液pH的计算方法也很简单,即设法求出混合溶液的C(H+),若是溶液显碱性,则必须先求出溶液的C(OH),然后再换算为C(H+)或按OH量守恒列式求解。

8】25ºC,若10体积的某强碱溶液与1体积的某强酸溶液混合后,溶液呈中性,则混合之前,该碱的pH与强酸的pH之间该满足的关系是_______________________

分析:由题意知,本题为酸、碱混合后完全中和,根据中和反应的实质可知,酸中n(H+)与碱中n(OH-)相等,故有C(H+)酸V酸 == C(OH-)碱V碱,由此关系列式可求得结果。

解答:设酸的pH为a,C(H+)酸=10-a,碱的pH为b,C(OH-)碱=10-14 / 10-b=10- (14 - b)

因为混合后溶液呈中性,所以C(H+)酸V酸 == C(OH-)碱V碱

    10-a ×V = 10 - (14 - b) ×10V = 10 - (13 - b) ×V       

10-a = 10 - (13 - b)

两边取负对数:-lg10-a = -lg10 - (13 - b),a=13-b      a+b=13

即酸的pH与碱的pH之和为13

点评:上面解法尽管可顺利地得出本题的解,但题中的酸碱体积比可以任意变换,则每一变换都得重新求解,这就启发我们能否找出酸、碱pH与两者体积比之间的关系呢?同时若混合后不显中性其关系又会怎样呢?

将上面的解改为:

C(H+)V == C(OH-)V

10-a ×V = 10 - (14 - b) ×V

10-a?10-b=10-14?(V / V

两边取负对数得:a+b=14?lg(V / V

若混合后溶液显酸性――――――――――――――――――――――――

若混合后溶液显碱性―――――――――――――――――――――――――

同学们在学习中要善于总结、积累,把自己积累的经验、成果用于指导自己的学习。例如掌握了上述关系后,解下列题目就很轻松。

在20℃时,有PH值为x(x£6)的盐酸和PH值为y(y³8)的NaOH溶液,取Vx升该盐酸同该NaOH溶液中和,需Vy升NaOH溶液
     (1)若x+y=14时,则=       
     (2)若x+y=13时,则=        
     (3)若x+y>14时,则=          (表达式),且Vx    Vy(填<、>或=)
 

4.实战演练

一 选择题 

1.水是一种极弱的电解质,在室温下平均每n个水分子只有一个水分子能电离,则n是                                                  (   )

A.1×10-4    B. 55.6×107            C. 1×107                D. 6.02×1021

2.将1mol?L-1H2SO4溶液100mL与质量分数为10%的NaOH溶液50g混合均匀后,滴入甲基橙指示剂,此时溶液的颜色是                                           (    )

A.浅紫色     B.黄色      C.红色    D.无色

3.pH定义为pH=-lg{c(H)},pOH定义为pOH=-lg{c(OH-)},Kw表示25℃时水的离子积常数,则弱酸性溶液中的c(H)可表示为                                    (     )

A、Kw/pOH   mol/L         B、10pOH-14  mol/L      

C、10 14-pOH   mol/L         D、10-pOH   mol/L

4.能使水的电离平衡正向移动,而且所得溶液呈酸性的是                    (     )

A.将水加热到100℃时,水的pH=6       B.向水中滴加少量稀硫酸

C.向水中滴加少量NaHCO3            D.向水中加入少量明矾晶体

5. 常温下某溶液中水电离出的C(H+) = 1×10-13 mol/L,则下列说法中正确的是   (     )

A.该溶液一定呈酸性                                 B.该溶液一定呈碱性

C.该溶液中一定有C(OH-) = 0.1mol/L     D.该溶液的pH值为1或13

6.25℃时,在水电离出的C(H+)=1×10-5摩/升的溶液中,一定能大量共存的是     (     )
        A.Al3+、NH4+、SO42-、Cl-        B. Mg2+、K+、SO42-、HCO3-
        C.K+、Na+、Cl-、SO42-             D.Ba2+、Cl-、Na+、PO43-

7.有①、②、③三瓶体积相等,浓度都是1mol/L的HCl溶液,将①加热蒸发至体积减小一半,在②中加入CH3COONa固体(加入后溶液仍呈酸性),③不作改变,然后以酚 酞作指示剂,用溶液滴定上述三种溶液,消耗的NaOH溶液的体积是                 (     )

A、①=③>②    B、③>②>①   C、①=②=③   D、①<②=③

8.NH4Cl溶于重水(D2O)生成一水合氨和水合离子的化学式为                  (     )

A、NH3?D2O和HD2O+      B、NH3?HDO和D3O+

C、NH2D?D2O和DH2O+     D、NH2D?HDO和D3O+

 9.室温时,pH=10的氨水和Na2CO3溶液中,水电离产生的C(H+)前者与后者之比 (     )

A.1∶1   B.10¯10∶10¯4     C.10¯4∶10¯10    D10¯10∶10¯7

10.25℃,向VmLpH = a的NaOH溶液中滴加pH = b的盐酸10VmL时,溶液中Cl的物质的量恰好等于加入Na+的物质的量,则此时(a+b)的值为                      (     )

A、13   B、14    C、15    D、无法判断

11.在医院中,为酸中毒病人输液不应采用                                   (     )

A  0.9%氯化钠溶液        B  0.9%氯化铵溶液

C 1.25%碳酸氢钠溶液     D 5%葡萄糖溶液       

12.若室温时PH=a的氨水与PH=b的盐酸等体积混和,恰好完全反应,则该氨水的电离度可表示为                                                          (     ) A.10(a+b-12)%            B.10(a+b-14)%          C.10(12-a-b)%           D.10(14-a-b)%

13.把40毫升Ba(OH)2溶液加入到120毫升盐酸中,所得的溶液的PH值为2。如果混和前Ba(OH)2和盐酸两种溶液PH值之和为14,则盐酸的物质的量浓度接近于          (     )

    A.0.015摩/升      B.0.02摩/升      C.0.03摩/升      D.0.04摩/升

14.已知NaHSO4在水中的电离方程式为NaHSO4 =Na+ +H+ + SO42。某温度下,向pH=6的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液pH为2,对于该溶液,下列叙述不正确的是                                                              (     )

A、该温度高于25℃

B、水电离出来的c (H+)=1.0×10-10 mol/L

C、c (H+)= c (OH)+C(SO42)

D、该温度下加入等体积pH值为12的NaOH溶液可使反应后的溶液恰好呈中性

15.能表示人体大量喝水时,胃液的pH变化的是                          (    )

 pH                 pH               pH                 pH  

 

7                  7                 7                   7  

 

                   

    0         V(H2O)  0          V(H2O)  0        V(H2O)    0         V(H2O)

         A                    B                 C                D

16.4体积pH=9的Ca(OH)2溶液跟1体积pH=13的NaOH溶液混合后,溶液中氢离子浓度为                                                                        (    )

A.5×10-13mol/L                 B.2×10-12mol/L

C.1/5(4×10-9 + 1×10-13)mol/L D.1/5(4×10-5 + 1×10-1)mol/L

17.a、b、c、d四种溶液PH值都小于7,已知四种溶液中[H+]和[OH-]之和由大到小的顺序是b>a>d>c,则这四种溶液PH值由大到小的顺序是                             (    )
A.c>d>a>b       B.b>a>d>c       C.a>b>c>d       D.无法确定

18. 有下列四种溶液:(1)HCl (2)AlCl3(3)NaOH (4)Na2CO3,此四种溶液中水的电离度分别为a1、a2、a3、a4已知a1=a3,a2=a4=106,则四种溶液的PH值不可能是  (    )                                                                                                                                                              

A、5  5  10  10                  B、4  4  10  10

 C、3  5  11  9                  D、5  3  9  11

19.NaH是―种离子化合物,它跟水反应的方程式为:NaH+H2O→NaOH+H2↑,它也能跟液氨、乙醇等发生类似的反应,并都产生氢气。下列有关NaH的叙述错误的是  (    )

A  跟水反应时,水作氧化剂         B  NaH中H半径比Li半径小

C  跟液氨反应时,有NaNH2生成    D  跟乙醇反应时,NaH被氧化

20、常温下某溶液,水电离出的c (OH-)=1.0×10-4 mol/L,该溶液中溶质可能是      (    )

①Al2(SO4)3 ②NaOH ③NH4Cl ④NaHSO4

A、①②  B、①③  C、②③  D、①④

 

二 填空题

21.测得某溶液的pH = 6.5,且氢离子与氢氧根离子物质的量相等,此溶液呈_____性。测定温度______室温(填高于、低于或等于),其理由是                              。 将此温度下pH=11的NaOH溶液aL与pH=1的H2SO4溶液bL混合。

(1)若所得混合液为中性,则a┱b            

(2)若所得混合液的pH=2,则a┱b            

22、水的电离平衡曲线如图所示。

(1)      若以A点表示25℃时水的电离平衡的离子

浓度,当温度升高到100℃时,水的电离平衡状

态移动到B点,则此时水的离子积

从________变化到_________。

(2)      将pH=8的Ba(OH)2溶液与pH=5的稀盐酸混

合,并保持100℃的恒温,致使混合溶液

的pH=7,则Ba(OH)2和盐酸的体积比为__________________。

(3)      已知AnBm的离子积为[c(Am+)]n[c(Bn-)]m,若某温度下Ca(OH)2的溶解度为0.74g,设饱和溶液的密度为1g/mL,其离子积约为______________。

三 计算题

23、某温度下的溶液中c (H+)=1.0×10x mol/L,c (OH-)=1.0×10y mol/L。x与y的关系如右图所示;

(1)求该温度下,中性溶液的pH。                                                                                                      

                                            

(2)求该温度下0.01mol/LnaOH溶液的PH  

                          

                                        

(3)该温度下,pH=a的醋酸溶液与pH=b的NaOH溶液等体积混合,恰好完全反应, 

求此醋酸溶液中醋酸的电离度。           

 

 

 

24.(7分)向50ml0.018mol/L的AgNO3溶液中加入50ml0.02mol/L的盐酸,生成了沉淀。如果溶液中C(Ag+)和C(Cl)的乘积是一个常数,C(Ag+)? C(Cl)=1.0×1010,当溶液中C(Ag+)? C(Cl)>常数,则有沉淀产生,反之沉淀溶解,求

(1)沉淀生成后溶液中C(Ag+)是多少?

 

 

 

(2)如果向沉淀生成后的溶液中再加入50mL0.001mol/L的盐酸,是否产生沉淀,为什么?

 

 

 

 

 

 

 

 

答案

1 B  2 C  3 B  4D  5 D  6 AC  7  D  8 B  9  B  10  C  11 B  12 A  13 B   14 D    

15       D 16 A  17 A  18 A  19 B  20  B

21 中, 高于 。 水的离解反应:H2O=H+ +OH- 吸热反应,升温有利于水的离解,使Kw

增大  (1)10┱1   (2)9┱2  

  22 (1) 10-14  10-12   (2)  2 :9  (3) 4×10-3

23(1) 7.5  (2)13  (3)1017-a-b%  

24.解:⑴由Ag++Cl=AgCl

可知沉淀后C(Cl-)=(0.02―0.018)50/(50+50)=0.001mol/L

所以C(Ag+)=1×10-10/0.001=1×107mol/L

⑵再加入50mL盐酸后 C(Ag+)=1×10-7×100/(100+50)=2/3×10-7mol/L

C(Cl-)=0.001mol/L

C(Ag+)×C(Cl-)=2/3×10-7х10-3=2/3•10-14<1×10-12

所以不产生沉淀

 

试题详情

考点31电离平衡

1.复习重点

1.强、弱电解质的概念及电离方程式的书写;

2.弱电解质的电离平衡;电离平衡常数。

2.难点聚焦

(一)强电解质、弱电解质

 1.相互关系

 

                  否――非电解质

   化合物                   是――强电解质

                  能         

                            否――弱电解质

热或水的作用

 电解质         自由移动离子

 

           电离       

思考:一种物质的水溶液能导电,原物质一定是电解质吗?

分析:不一定!关键要分清发生电离散是否要原物质本身。有可能溶于水时就发生了化学变化

如(1)Cl2      氯水

        ↓               ↓

即不是电解质         HCl.HclO

又不是非电解质       发生电离

(2)CO2     碳酸溶液

      ↓                 ↓

 非电解质            H2CO3电离

(3)Na2O    NO2OH溶液

      ↓                ↓ 

虽不是本身电离子        NaOH电离

但可在熔融态电

离,故它属强电

解质

2.比较强、弱电解质

 

强电解质

弱电解质

电离程度

完全

部分

电离平衡

不、不可逆

有、可能

过程表示

溶液中存在的微粒

(水分子不计)

====

只有电离出的阴、阳离子,不存在电解质分子

即有电离出的阴、阳离子(少部分),又有电解质分子(大部分)。

电离方程式

H2SO4====2H++SO42

CaCl2====Ca2++2Cl

NH3?H2O       NH4++OH

H2S      H++HS,HS      H++S2

实例

绝大多数的盐(包括难溶性盐);

强酸:H2SO4、HCl、HclO4等;

强碱:Ba(OH)2、Ca(OH)2等。

 

注意:多元强酸电离一步完成且完全

如  HnA====Nh++An

而多元弱酸的电离是分步进行的,且第二步电离比第一步电离困难,第三步电离比第二步电离更困难,但每步电离都存在相应的电离平衡,因此应分步书写电离方程式。例如磷酸的电离方程式应写三步:

H3PO4      H++H2PO4,  H2PO4      H++HPO42      HPO42    H++PO43,不能合并成H3PO4      3H++PO43。由于磷酸溶液中的[H+]主要由第一步电离决定,因此磷酸的电离方程式有时也可只写第一步。

对HnA弱酸而言,电离方程式可只考虑:

HnA        H++Hn+A

想一想:为什么多元的酸电离下一步比上一步困难,电离程度小得多,甚至可忽略?

(二)弱电解质的电离平衡

(1)概念

弱电解质的电离平衡是指在一定条件下(湿度、浓度),弱电解质电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等的状态。

(2)特点

①动――动态平衡:V(闻子化)=V(分子化)≠0。在电离方程式中用“      ”表示。

②定――平衡时各组成成分一定,即平衡时溶液中离子浓度和分子浓度保持不变

③变――条件改变,平衡被打破。

(3)影响电离平衡的因素

与化学平衡一样,外界条件的改变也会引起移动.

以0.1mol/1 CH3COOH溶液为例:

 

项目

  变化

项目

加水

升温

加入固体

NaOH

加入无水

CH3COONa

通入气体

HCl

加入等浓度的CH3COOH

平衡移动

右移

右移

右移

左移

左移

不移动

H+的物质的量(mol)

增大

增大

减小

减小

增大

增大

[H+]浓度(mol)

减小

增大

减小

减小

增大

不变

PH值

增大

减小

增大

增大

减小

不变

导电能力

减弱

增强

增强

增强

增强

不变

 

 

(三)电解质溶液导电能力的强弱与电解质强弱影响溶液导电能力的因素:

①自由移动离子浓度的大小。(主要决定因素)湿度一定,离子浓度越在,导电能力越强。

②湿度:湿度越高,导电能力越强。(与金属导电相反)

③离子电荷数:电荷数越高,导电能力越强。

由此可知:强电解质溶液的导电能力不一定比弱电解质强。

如  较浓醋酸的导电能力可比极稀HCl溶液强。 CaCO3虽为强电解质,但溶于水所得溶液极稀,导电能力极差。

思考:若在某溶液中加入一种物质,出现沉淀,则溶液的导电能力一定减弱吗?(湿度不变)

分析:不一定。关键要看溶液中离子浓度有无显著变化。如:

(1)若在H2SO4溶液中加Ba(OH)2,因生成BaSO4沉淀和极难电离的水,使溶液中离子浓度降低,导电能力降低。

(2)若在H2SO4溶液中加BaCl2,虽有沉淀BaSO4生成,但同时生成了HCl,相当于1molSO42被2molCl代替,故导电能力有所增强。

(3)若在HCl溶液中加AgNO3,则导电能力几乎不变。

(四)水的电离平衡

1.  实验证明,纯水微弱的导电性,是极弱的电解质:

2.  25℃1LH2O的物质的量n(H2O)==55.6(mol)共有107mol发生电离

H2O       H++OH

   起始(mol)  55.6       0    0

  电离(mol) 107        107   107

  平衡(mol)55.6-107     107   107

   25℃[H+]?[OH]= 107=1014=Kw的离子积常数。

2.影响Kw的因素

Kw与溶液中[H+]、[OH]无关,与湿度有关。

水的电离为吸热过程,所以当湿度升高时,水的电离程度增大,Kw也增大。

例如100℃,1LH2O有106mol电离,此时水的离子积常数为Kw=106?106=1012.

3.影响水的电离平衡因素

(1)湿度,升湿度促进水的电离,降温则相反

(2)向纯水中引入H+或OH,会抑制水的电离

(3)向纯水中引入弱酸酸根阴离子或弱碱阳离子,将促进水的电离,此乃为盐类水解的实质。

3.  酸、碱、盐溶液中水电离的定量计算。(列表比较如下:)

 

[H+]与[OH]关系

x的计算式

室温x值

对水电离影响

纯水

 

 

 

 

 

[H+]=[OH]

x=

x=1×107mol/L

对水电离影响

酸溶液

x=

x<1×107mol/L

 

碱溶液

x=

抑制

强酸弱碱盐

强碱弱酸盐

强碱强酸盐

x=[H+]

x>1×107mol/L

促进

x=[OH]

x=

x=1×107mol/L

注[H+]、[OH]指水电离出的H+、OH浓度

 [H+]、[OH]指溶液中的H+、OH浓度

由上表可得重要规律:

(1)在任意湿度、任意物质的水溶液中(含纯水)的水本身电离出的[H+]≡[OH]

(2)酸和碱对水的电离均起抑制作用

①只要碱的pH值相等(不论强弱、不论几元)对水的抑制程度相等,碱也同理。

②若酸溶液的pH值与碱溶液的pOH值相等,则两种溶液中水的电离度相等。

如pH=3的盐酸溶液与pH=11的氨水溶液在室温下,由水电离出的

    [H+]=[OH]==1011mol/L

(3)在凡能水解的盐溶液中,水的电离均受到促进,且当强酸弱的碱盐的pH和强碱弱酸盐的pOH值相等时(同一湿度),则促进程度相等。

(4)较浓溶液中水电离出[H+]的大小:

①酸溶液中[OH]等于水电离的[H+]

②碱溶液中[H+]等于水电离的[H+]

③强酸弱碱盐溶液中的[H+]等于水电离出[H+]

④强碱弱酸盐溶液中的[OH]等于水电离出的[H+]

如pH=4的NH4Cl溶液与pH=10的NaAc溶液中,(室温)由水电离出的

[H+]=[OH]==104mol/L

3.例题精讲

例1.下列四种溶液中,由水电离出的[H+]之比(依次)为(    )

①pH=0的盐酸  ②0.1mol/L的盐酸 ③0.01mol/L的NaOH溶液 ④pH=11的NaOH溶液

(A)1 :10 :100 :1000      (B)0 :1 :12 :11

(C)14 :13 :12 :11        (D) 14 :13 :2 :3

解析①[H+]=1mol/L     [H+]=[OH]=1×1014mol/L

②[H+]=1mol/L      [H+]==1×1013mol/L

③[OH]=1×102mol/L    [H+]==1×1012mol/L

④[OH]=1×103mol/L    [H+]==1×1011mol/L

 

例2.某湿度下,纯水中的[H+]=2×107mol/L,则此时[OH]=______,若湿度不变,滴入稀硫酸使[H+]=5×106mol/L,则[OH]=_______,由水电离出[H+]为,该纯水的PH值_______(填>、<、==

解析

纯水中  H2O       H++OH

  mol/L       2×107    2×107

加酸后,水的电离平衡逆向移动,使[OH]减小,可由Kw、[H+]求出[OH],此湿度下Kw值为2×107 ×2×107= 4×114

[OH]==8×109mol/L

由水电离的[H+]=[OH]=8×1011mol/L

该湿度下Ph= -lg×107= 7?lg2<7.

 

例3.常温下某溶液中,由水电离出的[H+]为1×1012mol/L,该溶液中一定能大量共存的离子组是(    )

A.K+、Na+、SO42、NO3      B.Na+、K+、S2、CO32   

C.Fe2+、Mg2+、Cl、SO42     D.NH4+、Cl、K+、SO32

解析   常温、由水电离出的[H+]=×1011mol/L<1×107mol/L说明水的电离受到抑制。此溶液可能是pH=1酸溶液,也可能为pH=13的碱溶液,选项B、D中的S2、CO32、SO32不能存在于强酸性溶液中,C中的Fe2+、Mg2+、D中的NH42+、D中的NH4+与OH均不能大量存共存,故本题答案A。

例4.在图(1)所示的装置中,烧杯中盛放的是Ba(OH)2溶液,当从滴定管中逐渐加入某种溶液(A)时,溶液的导电性的变化趋势如图(2)所示。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              图1                              图2

该根据离子反应的特点分析:A溶液中含有的溶质可能是_________或__________(至少写出两种),并写出相应的离子反应的离子方程式:

________________________________、____________________________

解析:从图2可分析知,随着A的加入溶液导电能力迅速降低,说明A必定能与Ba(OH)2发生反应,使溶液中离子浓度变得极小,故不仅与Ba2+反应转化为沉淀,还要与OH反应生成水或其它弱电解质,当反应完全后,过量A的加入,导电能力又显著上升,说明A应为强电解质,故A可能是H2SO4或CuSO4或MgSO4或(NH4)2SO4等。

离子方程式:2H++SO42+Ba2++2OH=BaSO4↓+2H2O

            Mg2++SO42+Ba2++2OH=BaSO4↓+Mg(OH)2

想一想:A可否为Na2SO4或H2CO3溶液?为什么?

 

4.实战演练

试题详情

考点30合成氨条件的选择

1.复习重点

1.如何应用化学反应速率和化学平衡原理,选择合成氨的适宜条件。  

2.了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。

2.难点聚焦

1.合成氨条件的选择

工业上用N2和H2合成氨:

    N2+3H2       2NH3+Q

  从反应速率和化学平衡两方面看,选择什么样的操作条件才有利于提高生产效率降低成本呢?

    从速率看,温度高、压强大(即N2、H2浓度大)都会提高反应速率;

    从化学平衡看,温度低、压强大都有利于提高N2和H2的转化率。

    可见,压强增大,从反应速率和化学平衡看都是有利于合成氨的。但从生产实际考虑,压强越大,需要的动力越大,对材料的强度和设备的制造要求越高,将使成本增大。故一般合成氨厂采用的压强是20~50MPa帕斯卡。

温度升高,有利于反应速率但不利于N2H2的转化率。

如何在较低的温度下保持较大转化率的情况下,尽可能加快反应速率呢?选用合适的催化剂能达到这个目的。那么,较低的温度是低到什么限度呢?不能低于所用催化剂的活性温度。目前使用的催化剂是以铁为主体的多成分催化剂――又称铁触媒。其活性温度为450℃~550℃,即温度应在450~550℃为宜。将来如制出活性温度更低、活性也很在的新型催化剂时,合成氨使用的温度当然比现在要低,转化率就能更高了。

选择适宜的条件:根据N2+3H2          2NH3+Q这一反应的特点,运用化学反应速

率和化学平衡的理论来选择适宜条件。该反应为可逆、体积减小、正反应为放热等特点。

(1)适宜的压强:为何强调适宜?压强越大、有利于NH3的合成,但太大,所需动力大,材料强度高,设备制造要求高,成本提高,选择2×107~5×107Pa压强。

思考:工业上生产H2SO4:2SO2(g)+O2(g)    2SO3(g)为何不采用加压方法?(因为在常压下SO2的转化率已达91%,不需要再加压)

(2)适宜的温度:温度越低越有利于NH3的合成,为何还要选择5000C高温?因为温度越低,反应速率越小,达平衡时间长,单位时间产量低,另外5000C时,催化剂活性最大。

(3)使用催化剂

(4)及时分离出NH3,并不断补充N2和H2(N2要过量,提高成本较高的H2转化率)

 

小结:合成氨的适宜条件:

     压强:20~50MPa帕斯卡

     温度:500℃左右

 催化剂:铁触媒

 

2.合成氨工业简述

蒸发

压缩

物理方法: 空气      液态空气          N2

(去CO2

燃烧

H2O

②制H2

(去CO2

催化剂

 赤热炭

 

催化剂

  

  

 

注意:制得的N2H2需要净化,清除杂质,以防止催化剂“中毒”。

2.合成氨反应的特点

    化学反应:N2+3H2 2NH;  △H=-92.4KJ/mol

  (1)可逆反应; (2)正反应是放热反应; (3)正反应是气体体积缩小的反应。

3.工业合成氨适宜条件的选择

在实际生产中,需要考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产量和设备等多方面情况,以确定最佳的生产条件。

4. 图示合成氨的原理

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.例题精讲

例1 下列说法,能够用勒沙特列原理来解释的是(    )

A.     加入催化剂可以提高单位时间氨的产量

B.      高压有利于氨的合成反应

   C.  500℃高温比室温更有利于合成氨的反应

   D.  恒温恒容下,在合成氨平衡体系中充入He,使压强增大,则平衡正向移动,NH3增多

[解析]

 A. 加入催化剂只能加快反应速率,缩短到达平衡的时间,提高“单位时间”的产量,不能使化学平衡发生移动。注意:催化剂能相同倍数地改变正、逆反应速率,故而不改变化学平衡状态。

B. 合成氨是一个气体体积减小的反应,所以增大压强,使平衡正方向移动,有利于合成氨,符合勒沙特列原理。

C. 因为合成氨是一个放热反应,所以从化学平衡移动角度分析,应采用较低温度。500℃高温较室温不利于平衡向合成氨方向移动。采用500℃既考虑到温度对速率的影响,更主要的是500℃左右催化剂活性最大。

D. 恒温恒容下充He,惰性气体He不与N2、H2、NH3反应。虽总压强增大了,实际上平衡体系各成分浓度不变(即分压不变)所以平衡不移动,NH3的产量不变。

[答案] B

[点评]

 勒沙特列原理是说改变影响平衡的一个条件,平衡就向能够减弱这种改变的方法移动。不要混淆影响速率的条件和影响平衡的条件。

例2:合成氨工业中,原料气(N2,H2及少量的CO,NH3的混合气)在进入合成塔前常用乙酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中CO,其反应为:

[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3 [Cu(NH3)3]Ac?CO;△H<0

(1)必须除去原料气中CO的原因是什么?

(2)吸收CO的生产适宜条件是什么?

(3)吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用,再生的适宜条件是什么?

[解析]

合成氨工业中要使用催化剂,某些物质会使催化剂的活性降低甚至消失,从而发生催化剂中毒。故必须除去原料气中CO。根据吸收原料气中CO的反应方程式:

[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3 [Cu(NH3)3]Ac?CO;△H<0

可知,加压和采取较低的温度可使平衡向正反应方向移动,有利于CO的吸收。要使吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用,只要使平衡向逆反应方向移动即可。

答案:(1)防止催化剂中毒;(2)低温、高压;(3)高温、低压。

[点评] 在实际工业生产过程中,适宜生产条件的选择需要考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产量和设备等多方面因素。

例3温度、催化剂不变,向某一固定体积的密闭容器内按下列各组物质的量加入H2、N2、NH3,反应达平衡时;氨气浓度最大的一组是(   )

 

A

B

C

D

H2

6

1

3.5

5

N2

2

0

1

1.5

NH3

0

4

2

1

 [分析]    2NH3       N2+ 3H2.根据反应“一边倒”换算.
     B      0       2    6+1=7
    
C      0       2    3+3.5=6.5
     D      0       2    1.5+5=6.5
    由此可知,符合题意的是B.

[解答] B

[小结] 可逆反应,在条件相同时(等温等容),若达到等同平衡,其初始状态必须能互变,从极限角度看,就是各物质的物质的量要相当.因此可以采用一边倒的原则来处理以下问题:
    (1)化学平衡等同条件(等温等容)
         aA(g)+bB(g)    cC(g)
    ①始  a      b        0   平衡态Ⅰ
    ②始  0      0        c   平衡态Ⅱ
    ③始  x      y        z   平衡态Ⅲ
    为了使平衡Ⅲ =Ⅱ=Ⅰ
    根据“一边倒”原则,即可得
    x+z=a            =1
    y+z=b            =1

例4合成氨工厂常通过测定反应前后混合气体的密度来确定氮的转化率。某工厂测得合成塔中N2、H2混合气体的密度为0.5536g/L(标准状况),从合成塔中出来的混合气体在相同条件下密度为0.693g/L(标准状况)。求该合成氨厂N2的转化率。

[解析]

由于题目中没有告诉起始物质的量,也没有说明N2、H2是按化学方程式中物质的计量数投放物料,因此部分学生就假设N2为1molH2为3mol,进行解题,依据是不足的。故本题解答时只能设反应前混合气体中氮气的物质的量分数为x,氢气物质的量分数为(1-x),依题意得:

28x+2(1-x)=0.5536×22.4

设起始有氮气2mol,氢气为3mol,氮气转化的物质的量为y,

N2  +  3H2    2NH3

起始物质的量    2mol    3mol       0mol

转化物质的量    ymol    3ymol      2ymol

平衡物质的量     2-ymol    3-3ymol     2ymol

n总=(2-y)mol+(3-3y)mol+2ymol=(5-2y)mol

根据反应前后气体质量守恒可知

解得  y=0.5mol

[答案]25%

[点评]

本题是一道化学平衡综合计算题,考查学生综合计算的解题能力。正确的计算方法应是先由两种混合气体的密度,分别计算出反应前后两种混合气体的平均式量,由氢氨混合气的平均式量求出反应气体中氢气、氮气的体积比,再按合成氨化学反应中有关起始,转化、平衡物质的量的关系及平衡时混合气体的平均式量,从而求出氮气的转化率。

 

 

 

 

 

 

 

4.实战演练

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考点3   化学反应中的能量变化

1. 复习重点

了解化学反应中的能量变化

了解放热反应吸热反应

理解反应热燃烧热中和热及书写热反应方程式

2.难点聚焦

试题详情

考点2离子反应方程式与离子共存

1. 复习重点

(1)增加限制条件,如强酸性、无色透明、碱性、pH=1、甲基橙呈红色、发生氧化还原反应等。

(2)定性中有定量,如“由水电离出的H+或OH-浓度为1×10-10mol/L的溶液中,……”。

2.难点聚焦

   (一)、由于发生复分解反应,离子不能大量共存。

1、有气体产生。如CO32-、HCO3-、S2-、HS-、SO32-、HSO3-等易挥发的弱酸的酸根与H+不能大量共存,主要是由于发生CO32-+2H+=CO2↑+H2O、HS-+H+=H2S↑等。

2、有沉淀生成。如Ba2+、Ca2+、Mg2+等不能与SO42-、CO32-等大量共存,主要是由于Ba2++CO32-=BaCO3↓、Ca2++SO42-=CaSO4↓(微溶);Mg2+、Al3+、Cu2+、Fe2+、Fe3+等不能与OH-大量共存是因为Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓,Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓等;SiO32-、AlO2- 、S2O32-等不能与H+大量共存是因为SiO32-+2H+=H2 SiO3↓、AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓、S2O32-+2H=S↓+SO2↑+H2O

3、有弱电解质生成。如OH-、ClO-、F-、CH3COO-、HCOO-、PO43-、HPO42-、H2PO4-等与H+不能大量共存,主要是由于OH-+H+=H2O、CH3COO-+H+=CH3COOH等;一些酸式弱酸根及NH4+不能与OH-大量共存是因为HCO3-+OH-=CO32-+H2O、HPO42-+OH-=PO43-+H2O、NH4++OH-=NH3?H2O等。

4、一些容易发生水解的离子,在溶液中的存在是有条件的。如:AlO2-、S2-、HS-、CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3- 、ClO-、F-、CH3COO-、HCOO-、PO43- 、SiO32-、C6H5O-等必须在碱性条件下才能在溶液中大量存在;Mg2+、Al3+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、NH4+等必须在酸性条件下才能在溶液中大量存在。  

(二)、由于发生氧化还原反应,离子不能大量共存

  1、一般情况下,具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存。如I-、、S2-、HS-和Fe3+不能大量共存是由于2I-+2Fe3+=I2+2Fe2+、2Fe3++ S2-=S↓+2Fe2+、2Fe3++3S2-=S↓+2Fe S↓。

  2、在酸性或碱性的介质中由于发生氧化还原反应而不能大量共存。如NO3-和I-在中性或碱性溶液中可以共存,但在有大量H+存在情况下不能共存;SO32- 、S2O32-和S2-在碱性条件下可以共存,但在酸性条件下由于发生2S2-+SO32-+6H+=3S↓+3H2O、2S2-+S2O32-+6H+=4S↓+3H2O不能共存。ClO-与S2-不论是在酸性条件下还是在碱性条件下都不能大量共存。

  (三)、由于形成络合离子,离子不能大量共存

  中学化学中还应注意有少数离子可形成络合离子而不能大量共存的情况。如Fe3+和SCN-、C6H5O-,由于Fe3++SCN- [Fe(SCN)]2+等络合反应的发生而不能大量共存。

(四)、能水解的阳离子与能水解的阴离子一般不能同时存在在同一溶液中,即离子间能发生“双水解”反应。例如:Al3和HCO3-,Al3和CO32-,Al3和S2-,Al3和HS,Al3和AlO2-,Al3和C6H5O-,Fe3+和AlO2-,Fe3+和HCO3-,Fe3+和CO32-,NH4+和AlO2-等。如3AlO2-+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓等。特别注意:NH4+和CO32-、NH4+和HCO3-、NH4+和CH3COO-在同一溶液中能大量共存。

注意事项:1.首先必须从化学基本概念和基本理论出发,搞清楚离子反应的规律和“离子共存”的条件。在中学化学中要求掌握的离子反应规律主要是离子间发生复分解反应和离子间发生氧化还原反应,以及在一定条件下一些微粒(离子、分子)可形成络合离子等。“离子共存”的条件是根据上述三个方面统筹考虑、比较、归纳整理而得出的。因此解决“离子共存”问题可从离子间的反应规律入手,逐条梳理。

2.审题时应注意题中给出的附加条件,如:

①酸性溶液(H)、碱性溶液(OH)、能在加入铝粉后放出可燃性气体的溶液、由水电离出的H+或OH-浓度为1×10-10mol/L的溶液等。

②有色离子:MnO4,Fe3,Fe2+,Cu2+,Fe(SCN)2+使溶液呈现一定的颜色。

③MnO4、NO3、Cr2O72等在酸性条件下具有强氧化性。

④注意题目要求“一定大量共存”、“可能大量共存”还是“不能大量共存” 等要求。

3.审题时还应特别注意以下几点:

(1)注意溶液的酸碱性对离子间发生氧化还原反应的影响。如:Fe2与NO3能共存,但在强酸性条件下发生3Fe2+NO3+4H=3Fe3+ + NO↑+2H2O而不能大量共存;I与NO3能共存,但在强酸性条件下不能大量共存;MnO4 与Cl在强酸性条件下也不能大量共存;S2与SO32在碱性条件下可共存,但在酸性条件下不能大量共存。

(2) 弱酸的酸式根离子(如HCO3-、HSO3-、HS-、HPO42-、H2PO4-)既不能与H大量共存也不能与OH大量共存。如:HCO3+OH=CO32+H2O (HCO3遇碱时进一步电离)

HCO3+H=CO2↑+H2O。

(3) 注意挖掘题目中隐含的信息,排除干扰信息,克服非智力因素失分。

离子方程式的书写正误是历年高考必出的试题,考查离子方程式的目的主要是了解考生使用化学用语的准确程度和熟练程度,具有一定的综合性。从命题的内容看,存在着三种特点:

⑴所考查的化学反应均为中学化学教材中的基本反应,错因大都属于化学式能否拆分、处理不当、电荷未配平、产物不合理和漏掉部分反应等。

(2)所涉及的化学反应类型以复分解反应、溶液中的氧化还原反应为主。

⑶一些重要的离子反应方程式,在历年考卷中多次重复。

4. 离子方程式正误判断规律(八“看”)

⑴看离子反应是否符合客观事实,不可主观臆造产物及反应。

⑵看“=”“ㄐ”“↑”“↓”等是否正确。

⑶看表示各物质的化学式是否正确。如HCO3-不能写成CO32-+H+

⑷看是否漏掉离子反应。

⑸看电荷是否守衡。

⑹看反应物或产物的配比是否正确。

⑺看是否符合题设条件及要求。

⑻看物料是否守衡。

3. 例题精讲

 [例1]下列各组中的离子,能在溶液中大量共存的是:

   A.K、Ag、NO3、Cl    B.Ba2、Na、CO32、OH

   C.Mg2、Ba2、OH、NO3   D.H、K、CO32、SO42

   E.Al3、Fe3、SO42、Cl     F.K、H、NH4、OH

解析:A组中:Ag+Cl=AgCl↓     B组中,Ba2+CO32=BaCO3

   C组中,Mg2+2OH=Mg(OH)2↓  D组中,2H+CO32=CO2↑+H2O

E组中,各种离子能在溶液中大量共存。

F组中,NH4与OH能生成难电离的弱电解质NH3?H2O,甚至有气体逸出。NH4+OH=NH3?H2O或NH4+OH=NH3↑+H2O

答案:E

[例2]在pH=1的无色透明溶液中,不能大量共存的离子组是:

   A.Al3、Ag、NO3、I        B.Mg2、NH4、NO3、Cl

   C.NH4、K、S2、Br        D.Zn2、Na、NO3、SO42

解析:题目给出两个重要条件:pH=1(即酸性)和无色透明,并要求找出不能大量共存的离子组。选项A中Ag与I不能共存,生成黄色的AgI不溶于HNO3(H和NO3),Al3、NO3、H都为无色,符合题意。选项B、D中的各离子虽都是无色的,但能共存于酸性溶液中,不符合题意。选项C中各离子能够共存,且为无色,但S2与H不能大量共存,所以C也符合题意。   

答案:A、C

[例3]下列各组离子,在强碱性溶液中可以大量共存的是:

   A.K、Na、HSO3、Cl      B.Na、Ba2、AlO2、NO3

   C.NH4、K、Cl、NO3      D.K、Na、ClO、S2

解析:A中HSO3+OH=SO32+H2O    C中NH4+OH=NH3?H2O

D中ClO具有强氧化性,S2具有还原性,发生氧化还原反应   

答案:B

[例4]下列各组离子在水溶液中能大量共存的是:

 (1)I、ClO、NO3、H         (2)K、NH4、HCO3、OH

   (3)SO32、SO42 、Cl、OH    (4)Fe3、Cu2、SO42 、Cl

   (5)H、K、AlO2、HSO3      (6)Ca2、Na、SO42 、CO32  

   A.(1)和(6)  B.(3)和(4)  C.(2)和(5)  D.(1)和(4)

解析:通常组合选择题需对题干及各项逐一分析,选出符合题意的组合,然后与各选项比较得出结论。但本题可用排除法,先判断出组合(1)由于次氯酸是弱酸,故ClO与H不能大量共存,发生反应:H+ClO=HClO,次氯酸有较强的氧化性以及硝酸(NO3、H)都能与I(具有还原性)发生氧化还原反应,因此该组不合题意,凡是含(1)的选项即A和D都不正确,可以排除。(2)中因发生:NH4+OH=NH3?H2O,HCO3+OH=CO32+H2O而不能大量共存,由此排除C,正确答案为B。其中(3)和(4)这两组离子在水溶液中能大量共存。本题涉及的组合(5)也不能大量共存,因为发生:H+AlO2+H2O=Al(OH)3↓,H+HSO3=SO2↑+H2O而不能大量共存。组合(6)中因Ca2+CO32=CaCO3↓析出沉淀而不能大量共存。

  答案:B

[例5]下列各组离子,能够在溶液中大量共存的是:

   A.Na、Al3、NO3、AlO2     B.Na、Ca2、HCO3、HSO4

   C.Cu2、K、NO3、OH      D.S2O32、Na、H、SO42

   E.Fe3、Cl、SCN、K        F.Fe3、NH4、Cl、NO3

   G.Fe2、Cl、NO3、H       H.Na、Al3、SO42、HCO3

解析:解本题的关键在于熟悉离子反应、盐类水解、氧化还原反应的规律以及某些特殊离子的存在条件是否由于其它离子的存在而遭破坏。下列各组离子,因为发生下列反应不能大量共存。

 A组:Al3+3AlO2+6H2O=4Al(OH)3↓ B组:HCO3+HSO4=H2O+CO2↑+SO42

 C组:Cu2+2OH=Cu(OH)2↓ D组:S2O32+2H=SO2↑+S↓+H2O

 E组:Fe3+3SCN=Fe(SCN)3  G组:3Fe2+NO3+4H=3Fe3+NO↑+2H2O

 H组:Al3+3HCO3=Al(OH)3↓+3CO2↑   F组:能大量共存   

答案:F

[例6]下列离子方程式正确的是

A.AlCl3溶液中加入过量氨水:Al3++3NH3?H2O=Al(OH)3↓+3NH4

B.C6H5ONa溶液中通入少量CO22C6H5O-+CO2+H2O2C6H5OH+ CO32-

C.FeBr2溶液中通入少量Cl2:2Br-+Cl2=Br2+2Cl-

D.Mg(HCO3)2溶液中加入足量NaOH溶液:

Mg2++2HCO3-+4OH-=Mg(OH)2↓+2CO32-+2H2O.

解析:B中不论CO2多少,均得HCO3-;C中应先氧化Fe2+

答案:A、D

[例7]下列离子方程式正确的是

A.向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液,至沉淀完全:

2H++SO42-+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2H2O

B.碳酸钠与醋酸溶液反应:CO32-+2CH3COOH=CO2↑+2CH3COO- +H2O

C.将1~2mL氯化铁饱和溶液加入到20 mL沸水中:

Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+

D.氢氧化铁与氢碘酸中和:Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O

解析:A应为H++SO42-+Ba2++OH-=BaSO4↓+H2O; D中氢碘酸有还原性,要还原

+3价的铁:2Fe(OH)3+6H++2I-=2Fe2++I2+6H2O

答案:B、C

[例8]下列离子方程式正确的是

A.等物质的量浓度的Ba(OH)2溶液与明矾溶液以体积比3比2混合

     3Ba2++6OH+2Al3++3SO42=3BaSO4↓+2Al(OH)3

B.Fe(OH)2溶于稀硝酸中  Fe(OH)2+3H+=Fe2++3H2O

C.H218O中投入Na2O2固体  2H218O+2O22=4OH18O2

D.CuCl2溶液中加入Na2S溶液  Cu2++S2+2H2O=Cu(OH)2↓+H2S↑

解析:B中硝酸有氧化性,要氧化+2价的铁:3Fe(OH)2+10H++NO3=3Fe3++NO↑+8H2O;

C应为2H218O+2 Na2O2=2 Na OH+2 Na 18OH+O2↑;D应为Cu2++S2=Cu S↓

答案:A

[例9]下列离子方程式的书写正确的是

A.FeS固体与稀HNO3溶液混合    FeS+2H=2Fe2+H2S↑

B.NH4HSO4溶液中加入足量Ba(OH)2溶液

H+SO42+Ba2+OH=BaSO4↓+H2O

C.Ca(ClO)2溶液中通入足量的CO2气体

Ca2+2ClO+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO

D.等浓度等体积的Ca(H2PO4)2溶液与NaOH溶液混合

Ca2+H2PO4+OH=CaHPO4↓+H2O

解析:A中硝酸有氧化性,要氧化+2价的铁和-2价的硫;B应为NH4+H+SO42+Ba2+2OH=BaSO4↓+NH3?H2O+H2O; C中CO2足量应生成HCO3

答案:D

[例10]下列离子方程式书写正确的是

A.将少量SO2气体通入NaClO溶液中   SO2+2ClO+H2O=SO32+2HClO

B.向KHSO4溶液中加入Ba(OH)2溶液至所得溶液的pH=7

    Ba2++2OH+2H++SO42=BaSO4↓+2H2O

C.向Ca(HCO3)2溶液中滴入过量的NaOH溶液

    Ca2++2 HCO3+2OH=CaCO3↓+CO32+2H2O

D.112mL(S.T.P)Cl2通入10mL1mol/L的FeBr2溶液中

    2Fe2++4Br+3Cl2=2Fe3++6Cl+2Br2

解析:A中SO32要被HClO 氧化;D中Cl2少仅氧化Fe2+

答案:B、C

 

4.实战演练

试题详情

考点29影响化学平衡的条件

1.复习重点

1.浓度,压强和温度等条件对化学平衡的影响.

2.平衡移动原理的应用.

2.难点聚焦

我们研究化学平衡的目的,不是要保持一个化学平衡不变.而是要研究如何利用外界条件的改变,去破坏化学平衡.使之向我们所希望的方向转变,去建立新的化学平衡.

化学平衡的移动:

可逆反应中,旧化学平衡的破坏,新化学平衡的建立的过程就叫做化学平衡的移动.

(一)     浓度对化学平衡的影响:

做实验:2-3实验证明:

加入FeCl3或KSCN溶液后,试管中的红色加深了。

说明生成物的浓度增大了。

说明化学平衡向正反应的方向移动了。

无数实验证明:

 增大任何一种反应物的浓度,都可以使化学平衡向正反应方向移动

增大任何一种生成物的浓度,都可以使化学平衡向反应方向移动。

 

减小任何一种反应物的浓度,都可以使化学平衡向逆反应方向移动。

减小任何一种生成物的浓度,都可以使化学平衡向反应方向移动。

 

(二)     压强对化学平衡的影响:

处于平衡状态的反应混合物里,无论是反应物,还是生成物,只要有气态物质存在,压强的改变,就有可能使化学平衡移动。

如:

反应中,1体积氮气和3体积的氢气反应,生成了2体积的氨气。反应后,气体总体积减少了!

参见表2-3数据。

可知,对这种气体总体积减少的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动。即:增大压强,平衡向体积缩小的方向移动;减小压强,平衡向体积增大的方向移动。

气体总体积不变化,改变压强,化学平衡不移动!

如:

反应前后,气体物质总体积不变。

改变压强,平衡不移动!

 

(三)     温度对化学平衡的影响:

在吸热或放热的可逆反应中,反应混合物达平衡后,改变温度,也会使化学平衡移动.

在可逆反应中,正反应如果放热,则,逆反应必定吸热!反之亦然.

做实验2-4

由实验可知:

   升高温度,(混合气体颜色加深,)平衡向吸热反应的方向移动.

   降低温度,(混合气体颜色变浅,)平衡向放热反应的方向移动

(四)     催化剂对化学平衡的影响:

催化剂能同等程度的增加正反应速率和逆反应速率,即,催化剂不能改变达到化学平衡状态的反应混合物的组成.即:催化剂不能使化学平衡移动!但催化剂可以改变达到化学平衡所需要的时间.

 

(五)     平衡移动原理:

即:勒夏特列原理:

  如果改变影响平衡的一个条件,平衡就像削弱这种改变的方向移动.

 

3.例题精讲

化学平衡图像题的解法探讨

例1.可逆反应mA(固)+nB(气) eC(气)+fD(气)反应过程中,当其他条件不变时,C的体积分数j(C)在不同温度(T)和不同压强(P)的条件下随时间(t)的变化关系如图所示。下列叙述正确的是                                      (   )

A.达到平衡后,若使用催化剂,C的体积分数将增大

B.当平衡后,若温度升高,化学平衡向逆反应方向移动

C.化学方程式中,n>e+f

D.达到平衡后,增加A的质量有利于化学平衡向正反应方向移动

[解析] 从(1)图中应先判断出T1与T2温度的大小关系。在其他条件不变时,温度升高,反应速率变大,达到平衡时间越短。由此可知,T2>T1。从图(1)分析可知温度较高时j(C)变小,说明升高温度时,平衡向逆反应方向移动,所以该正反应是放热反应。B选项是正确的。

从(2)图中,应先判断出P1与P2大小关系。在其他条件不变情况下,压强越大,达到平衡的时间就越短,由此可知P2>P1。从图中可知,压强增大时j(C)变小,说明增大压强平衡向逆反应方向移动,逆反应方向是气体体积减小方向,即n<e+f,C项错误。

由于使用催化剂,并不影响化学平衡的移动,A项错误。

在化学平衡中,增大或减小固体物质的质量不影响化学平衡的移动。因此D项错误。

[答案]B

[点评] 解答这类图象题时,必须要抓住纵坐标(变量)即C的体积分数与外界条件变化的关系,分析得出相应正确的结论。

例2.已知某可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)在密闭容器中进行,右图表示在不同反应时间t时,温度T和压强P与反应物B在混合气体中的体积分数B%的关系曲线,由曲线分析,下列判断正确的是                              (    )             

    A.T1<T2  P1>P2  m+n>P  ΔH<0

    B.T1>T2  P1<P2  m+n>P  ΔH>0      

    C.T1<T2   P1>P2  m+n<P  ΔH<0     

    D.T1>T2  P1<P2  m+n<P  ΔH>0

 [解析] 本题考查根据温度、压强变化对化学平衡移动的影响来判断化学方程式的特点。分析图象,可以分两个层次考虑:(如图将三条曲线分别标为①、②、③)。从①、②曲线可知,当压强相同(为P2)时,②先达平衡,说明T1>T2 ;又因为T2低,B%大,即降低温度,平衡逆向移动,说明逆向放热,正向吸热。从②、③曲线可知,当温度相同(为T1)时,②先达平衡,说明P2>P1 ;又因为P2大,B%大,即增大压强,平衡逆向移动,说明逆方向为气体体积减小的方向,m+n<P。 综合以上分析结果:T1>T2, P1<P2,m+n<P,正反应为吸热反应。

[答案]  D

[点评] 识别此题的图像,要从两点入手,其一,斜线的斜率大小与反应速率大小关联,由此可判断温度、压强的高低;其二,水平线的高低与B%大小相关联,由此可分析出平衡向那个方向移动。

例3 .在一定温度下,容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图,下列表述中正确的是?                                        (    )

A.反应的化学方程式为:2MN?   B.t2时,正逆反应速率相等,达到平衡?

C.t3时,正反应速率大于逆反应速率?   D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍?

[解析]本题以化学反应速率与化学平衡为素材,考核观察图象及其信息加工的能力。从图象可知,t1时,N的物质的量是6mol,M的物质的量是3mol,故N的浓度是M浓度的2倍是正确的;同时也可得出反应的化学方程式为:2NM;t2时,正逆反应速率虽然相等,但尚未达到平衡,因为此时M、N的物质的量还在增大与减少,t3时M、N的物质的量保持不变,说明已达平衡状态,则正反应速率等于逆反应速率。?

[答案]  D?

[点评] 主要考查化学反应速率、化学平衡等知识,已经抽象到没有具体的元素符号,并且以看图设置情境设问,因此对观察能力作了重点考查,思维能力要求也较高。图的横坐标是时间,绘出了t1t2t33个时刻。纵坐标既不是速率,也不是浓度,而是物质的量。仔细审视各时间段中物质的量的变化。

例4.反应 2X(气)+ Y(气)2Z(气)+热量,在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下,产物Z的物质的量(n2)与反应时间(t)的关系如右图所示。下述判正确的是                               (    )                      

  A、T1>T2,p1<p2          B、T1<T2,P1>p2

  C、T1>T2,P1>p2          D、T1<T2,p1<p2

 [解析] 首先分析反应:这是一个气体的总物质的量减小(体积减小)、放热的可逆反应,低温、高压对反应有利,达平衡时产物Z的物质的量n2大,平衡点高,即图示曲线T2、p1。再对比图示曲线T2、p2,温度相同,压强不同,平衡时n2不同(pl时的n2>P2时的n2),由此分析p1>p2,再从反应速率验证,T2、P1的曲线达平衡前斜率大(曲线陡)先到达平衡,也说明压强是 p1>p2(增大反应压强可以增大反应速率)。然后比较曲线T2、p2与T1、p2,此时压强相同,温度不同,温度低的达平衡时n2大,平衡点高(曲线T2、p2),由此判断温度T1>T2;再由这两条曲线达平衡前的斜率比较,也是T1、p2的斜率大于T2、p2,T1、p2先到达平衡,反应速率大,也证明T1>T2。由此分析得出正确的判断是T1>T2,p1>p2,选项C的结论正确。

[答案]  C

[方法点拨]

化学平衡图象问题的识别分析方法

化学平衡图象问题的识别无外乎是看坐标、找变量、想方程、识图象四个方面,即准确认识横、纵坐标的含义,根据图象中的点(起点、终点、转折点)、线(所在位置的上下、左右、升降、弯曲)特征,结合题目中给定的化学方程式和数据,应用概念、规律进行推理判断.但识图是关键,笔者认为应以横坐标的不同含义把图象分为两大类:①时间(t)类,②压强(p)或温度(T)类.这两类的特征分别如下.

(一)、时间(t)类

1.图象中总有一个转折点,这个点所对应的时间为达到平衡所需时间,时间的长短可确定化学反应速率的大小,结合浓度、温度、压强对化学反应速率的影响规律,可确定浓度的大小,温度的高低和压强的大小.

2.图象中总有一段或几段平行于横轴的直线,直线上的点表示可逆反应处于平衡状态.

3.这几段直线的相对位置可确定化学平衡移动的方向.固定其它条件不变,若因温度升降引起的平衡移动,就可确定可逆反应中是Q>0还是Q<0;若因压强增减引起的平衡移动,就可确定气态物质在可逆反应中,反应物的系数和与生成物的系数和之间的相对大小.

(二)、压强(p)或温度(T)类

1.图象均为曲线.

2.曲线上的点表示可逆反应在相应压强或温度下处于平衡状态;而不在曲线上的点表示可逆反应在相应压强或温度下未达到平衡状态,但能自发进行至平衡状态.

3.曲线的相对位置、变化趋势决定了化学平衡移动的方向.固定其它条件不变,若温度变化引起的平衡移动,即可确定可逆反应中是Q>0还是Q<0;若因压强改变引起的平衡移动,即可确定气态物质在可逆反应中反应物的系数和与生成物的系数和之间的相对大小

等效平衡的探讨

1、定温、定容条件下的等效平衡 
例5:在一个固定容积的密闭容器中加入2molA和1molB,发生反应2A(g)+B(g)ㄐ3C(g)+D(g),达到平衡时,C的浓度为wmol/L。若维持容器的容积和温度不变,按下列情况配比为开始浓度,达到平衡后C的浓度仍为wmol/L的是(  ) 

A、4molA+2molB  

B、2molA+1molB+3molC+1molD

C、3molC+1molD+1molB  

D、3molC+1molD  

E、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD

[解析]

这是一道关于等效平衡的题,常用极端假设法分析。将“3molC+1molD”转化为“2molA+1molB”将.5molC+0.5molD”转化为“1molA+0.5molB”。则B组起始状态相当于4molA+2molB”,C组起始状态相当于“2molA+2molB”,E组起始状态相当于“2molA+1molB”。显然,A、B、C组的起始量与“2molA+1molB” 的起始量不同,均不能达到与其相同的平衡状态,而D、E组的起始量与“2molA+1molB” 的起始量相同,能达到与其相同的平衡状态。故正确答案为D、E。

答案:D  E 

例6.在一定温度下,把2mol SO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里,发生反应2SO2+O2 2SO3,当此反应进行到一定程度时,就处于化学平衡状态。若该容器中维持温度不变,令a、b、c分别代表初始时SO2、O2和SO3的物质的量。如果a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡时,反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时完全相同。请填写下列空白:

(1)若a=0,b=0,则c=____。

(2)若a=0.5mol,则b=____,c=____。

(3)a、b、c取值必须满足的一般条件是(请用两个方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c)____。

 [解析] 对于本题来说,要达到同一平衡状态,其外界条件相同,就是同温、同压时有关物质的物质的量要符合如下关系:

(1)若反应从正反应开始,必须是2molSO2,1molO2

(2)若反应是从逆反应开始,必须是2molSO3

(3)若反应是从正、逆反应两个方向开始,则把SO3看作是由SO2和O2转化而来的,把SO3的起始的量全部转化为SO2和O2然后这部分物质的量再分别加上原有的SO2和O2的量,看看是否能达到2molSO2和1molO2;或使SO2、O2的起始的量全部转化为SO3,然后这部分物质的量再加上原有的SO3的量,看看是否能达到2molSO3

[答案] (1) 2mol。(2) 0.25mol,1.5mol。(3) a+c=2,2b+c=2。

 

2、定温、定压条件下的等效平衡 

例7.在恒温恒压条件下,向可变的密闭容器中充入3LA和2LB发生如下反应3A(g)+2B(g)xC(g)+yD(g),达到平衡时C的体积分数为m%。若维持温度不变,将0.6LA、0.4LB、4LC、0.8LD作为起始物质充入密闭容器中,达到平衡时C的体积分数仍为m%。则x、y的值分别为(   ) 

A、x=3、y=1  B、x=4、y=1  C、x=5、y=1  D、x=2、y=3  E、x=10、y=2  

解析:

该反应起始反应物的量比0.6:0.4=3:2符合化学方程式中反应物的系数比,若4LC、0.8LD恰好完全转化成A、B时,必须x:y=5:1,但此时x+y≠2+3,故在恒温恒压条件下,符合x:y=5:1的所有x、y的值不符合题意。若4LC、0.8LD不能恰好完全转化成A、B时,则不能达到与开始时等效的平衡状态。当x=5、y=1时,用极端假设法“4LC、0.8LD”可转化为“2.4LA、1.6LB”,反应物的起始量相当于“3LA、2LB”,与原起始量相同,能达到与开始时相同的平衡状态,故正确答案为C。 

3、定温、不定压、不定容条件下的等效平衡  

例8.在一定温度下,将2molHI气体充入一容积可变的密闭容器中发生反应

HI(g) H2(g)+I2(g),反应达平衡后,H2的体积分数为m%。若其他条件不变,容器的容积变为原来的一半,平衡时H2的体积分数为????。 

解析:容器的容积变为原来的一半,体系的压强变为原来的2倍,由于反应前后气体体积不变,所以平衡不移动,H2的体积分数仍为m%,各物质的浓度均为原来的2倍,反应速率加快。

答案:H2的体积分数为m% 

 [ 方法提示]

1.等效平衡的含义:在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后,任何相同组分的分数(体积、物质的量)均相等,这样的化学平衡互称为等效平衡。

在等效平衡中,还有一类特殊的平衡,不仅任何相同组分x的分数(体积、物质的量)均相同,而且相同组分的物质的量均相同,这类等效平衡又互称为同一平衡。同一平衡是等效平衡的特例。

如:N2+3H22NH3在下列四个容器A、B、C、D中均处于平衡状态,各组分物质的量分别为如下所示。

B.a mol N2,b mol H2,c mol NH3

C.1 mol N2,3 mol H2,0 mol NH3

D.0 mol N2,0 mol H2,2 mol NH3

若A、B两容器T、p相同,则A、B两平衡互为等效平衡。

若C、D两容器T、V相同,则C、D两平衡互为同一平衡。

2.建立等效平衡的条件

1).恒温恒压下或恒温恒容下,对于同一可逆反应,若两初始状态有相同的物料关系,则达到平衡后两平衡等效且实为同一平衡。

此处的相同是指广义的相同,即只要通过可逆反应的化学计量数关系换算成平衡式左右两边中某一边的物质的量,若两者相同则为有相同的物料关系。如:

N2+3H22NH3

则①②③为具有相同的物料关系。

2).在恒温恒压下,对于同一可逆反应,若两初始状态具有相当的物料关系,则达到平衡后,两平衡互为等效平衡。

此处的相当是指按化学计量数换算成左右两边中同一边物质的量之比相同

例如:N2O(g)+2O2(g)N2O5(g)

①中n(N2O)∶n(O2)=2∶3

②中n(N2O)∶n(O2)=3∶4.5=2∶3

③n(N2O)∶(O2)=(2.5+1.5)∶(3+3)=2∶3

则①②③的量相当。

由此可知:化学平衡的建立,仅仅与反应条件有关,而与化学平衡的建立的过程无关,这就是说,对同一个可逆反应,在同样的条件下,无论反应是从正反应开始,或是从逆反应开始,或是从两个方向同时开始(即既有反应物转化为生成物,同时也有生成物转化为反应物),最终都能达到完全相同的平衡状态,也就是平衡体系中各物质的质量分数(气体的体积分数)各保持一定而不变。

   对于一般可逆反应,在定温、定容条件下,只改变起始加入情况,只要按化学方程式中各物质的化学计量数比换算成方程式左右两边同一边物质的物质的量与原平衡相同,则二平衡等同(也等效)。对于反应前后气体体积不变的可逆反应,在定温、定容或定温、定压条件下,只改变起始时加入情况,只要按化学方程式中各物质计量数比换算成方程式左右两边同一边物质的物质的量之比与原平衡相同,则二平衡等效(不一定等同)。

例5. 在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中,保持一定的温度和压强,进行以下反应:     N2+3H22NH3           已知加入1 mol N2、4 mol H2时,达到平衡后生成a mol NH3(见表中已知项),在相同温度和压强下保持平衡后各组分体积分数不变,对下列编号②~④的状态,填写表中空白。

解析:由题意知②与①的平衡状态互为等效平衡,②中平衡时NH3的物质的量为①的一半,设①达到平衡的过程如下图。

设想我们可以用隔板将①中平衡状态均分为A、B两部分,那么A(B)与整体当然处于等效平衡且A(B)中NH3的量为0.5a mol,所以我们可认为A(B)部分为②的平衡态,那么达到B平衡态的初始状态当然也为达到①平衡态的初始状态的一半,即可用下图表示:

即达到②的平衡的初始的物质的量为:

n(N2)=0.5mol、n(H2)=2mol、n(NH3)=0 mol

而经过等量互换,当n(NH3)=1mol时,

n(N2)=0mol n(H2)=1.5mol

同理知①为③这个整体的2/3,故③达到平衡时n(NH3)=

同理,设始态NH3为x,平衡时NH3为y,则

得x=2(g-4m) y=(g-3m)a

[点拨]

 这类等效平衡可形象地理解为整体与局部的关系。即在恒温恒压下,当两初始状态符合局部与整体的关系时,那么相对应的平衡态也就符合局部与整体的关系。反之亦然。

4.实战演练

(一)选择题

1.对于反应A(s)+2B(g)3C(g);△H>0,C%跟外界条件XY的关系如图所示,下列结论正确的是                                              (    )                           

    A.Y表示温度,X表示压强,且Y3>Y2>Y1

B.Y表示压强,X表示温度,且Y3>Y2>Y1

C.X表示压强,Y表示温度,且Y1>Y2>Y3

D.X表示温度,Y表示压强,且Y1>Y2>Y3

 

2. 在容积固定的密闭容器中存在如下反应:    A(g)+3B(g) 2C(g);  △H<0某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,并根据实验数据作出下列关系图:

下列判断一定错误的是                                             (     )                                              

A.图I研究的是不同催化剂对反应的影响,且乙使用的催化剂效率较高

B.图I研究的是压强对反应的影响,且乙的压强较高

C.图Ⅱ研究的是温度对反应的影响,且甲的温度较高

D.图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响,且甲使用的催化剂效率较高

3.右图曲线a表示放热反应X(g)+Y(g)   Z(g)+M(g)+N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件,使反应过程按b曲线进行,可采取的措施是                                                          (      )

      A.升高温度      B.加大X的投入量

   

 

 

 

 

 

 

4.反应达到平衡时,温度和压强对该反应的影响如图所示,图中:,x轴表示温度,y轴表示平衡混合气中G的体积分数。有下列判断:(1)该反应是放热反应;  (2)该反应是吸热反应;   3)a>b; (4)a<b;其中正确的是                                                   (     )

A. (1)(3)     B. (1)(4)     C. (2)(3)      D. (2)(4)

 

(二)填空题

1.加入0.1mol粉末于50mL的中(密度)在标准状况下放出的气体体积与时间的关系如图所示:

(1)实验时放出的气体总体积是     

(2)反应放出―半气体所需时间是     

(3)反应放出气体所需的时间约为     

(4)A、B、C、D各点批反应速率快慢的顺序是     

(5)解释上述A、B、C、D快慢的原因是    

 

 

2.二氧化氮在加热条件下能够分解成一氧化氮和氧气。该反应进行到45秒时,达到平衡(NO2浓度约为0.0125mol/L)。右图中的曲线表示二氧化氮分解反应在前25秒内的反应进程。

(1)请计算前20秒内氧气的平均生成速度:       

(2)若反应延续至70秒,请在图中用实线画出25秒至70秒的反应进程曲线。

(3)若在反应开始时加入催化剂

(其他条件都不变),请在图上用虚线

画出加化剂后的反应进程曲线。

3.有mA(g)+nB(g)3C(g)平衡体系,在不同条件下,反应混合物中A、B、C的体积分数和时间t的关系如图所示:

(1)若图A的ab两条曲线分别表示有无催化剂的情形,曲线               表示有催化剂的情形。

(2)若图B中cd两条曲线分别表示不同温度的情形,则曲线            表示高温时的情形。

(3)若图C中ef表示不同压强时的情形,则曲线            表示压强较大时的情形,方程式中A、B两种物质的系数mn分别为                       

4.(1)一定温度下,容器内某一化学反应中M、N

的物质的量随反应时间的变化的曲线如右图,则此反应的化学方程式为                 ;此反应达到平衡时反应物的转化率       

(2)在10℃和2×105pa的条件下,反应:aA(g)dD(g)+eE(g)建立平衡后,再逐步增大体系的压强(温度维持不变),表中列出不同压强下反应建立平衡时物质D的浓度。(已知反应过程中未出现物态变化。)

压强/pa

2×105

4×105

D的浓度(mol/L)

0.7

1.5

则压强由2×105增大到4×105时,平衡向       方向移动(填“正”或“逆”)。a与(d+e)的关系是:a           (d+e)。(填“大于”、“小于”或“等于”。)

 

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考点28化学平衡

1.复习重点

1.       建立化学平衡的观点.

2.       理解化学平衡的特征.

3.       常识性介绍化学平衡常数.

2.难点聚焦

在化学研究和化工生产中,只考虑化学反应的速率是不够的.

例如:

这是一个可逆反应!(正反应的生成物,是逆反应的反应物。)

特点:(二同)同一条件下;同时进行。

显然,可逆反应不能进行到底。(即:反应物不能全部转化为生成物。)

因此,对任一可逆反应来说,都有一个化学反应进行的程度问题。

这就牵涉到化学平衡。

化学平衡主要是研究可逆反应规律的。

如:可逆反应进行的程度,以及各种条件对反应进行的程度的影响等。

(一)   化学平衡的建立:

当我们把蔗糖不断的溶入水中,直至蔗糖不能继续溶解。

此时,所得溶液为蔗糖的饱和溶液。

在此溶液中,继续加入蔗糖,蔗糖不再减少.(温度等其它条件不变时.)

蔗糖真的不能继续溶解了吗?

我们做一个小实验:用一块中间有凹痕的蔗糖,放入蔗糖的饱和溶液中。过一段时间,我们会看到,凹痕不见了。取出蔗糖,小心称量,质量未变!

这是怎么回事呢?

原来,在蔗糖的饱和溶液中,蔗糖并非不再溶解,而是蔗糖溶解的同时,已溶解的蔗糖分子又回到晶体表面。而且,溶解的速率和结晶的速率相同。

所以,在蔗糖的饱和溶液中,加入蔗糖晶体。晶体的质量不会减少,但凹痕却不见了。

这种状态,叫溶解-结晶平衡状态。简称:溶解平衡状态。

显然,溶解平衡状态是动态平衡状态

 

可逆反应的情形又是怎样呢?

实验证明:

在一氧化碳和水蒸汽的反应中:

如果温度不变,反应无论进行多长时间,容器里混合气体中各种气体的浓度都不再发生变化.

正反应,逆反应都在继续进行!

只是:

正反应速率==逆反应速率

这种状态,称化学平衡状态.简称:化学平衡.

化学平衡是动态平衡.

当可逆反应达到平衡状态时,正反应和逆反应都仍在继续进行.只是由于在同一瞬间,正反应生成的CO2和H2,的分子数,和逆反应所消耗的CO2和H2,的分子数相等!

即: 正反应速率==逆反应速率

反应混合物中,各组份的浓度不变!

化学平衡:

  化学平衡状态,是指在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态.

 

(二)   化学平衡常数:

参见表2-1

分析数据可知:

1.       在一定温度下,可逆反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,最后都能达到化学平衡.

2.       达到化学平衡后,反应物的浓度之积,比上生成物的浓度之积,是一个常数.---化学平衡常数.

注意:

1.对同一个化学反应来说,温度不变,化学平衡常数不变!(但不一定是1)

2.化学计量数为浓度的指数.

3.K值越大,反应进行的程度越大.反应物的转化率也越大.反之亦然.

 

 

3.例题精讲

例1: H2(g)+ I2(g) 2HI(g)已经达到平衡状态的标志                     

    ①c(H2)=c(I2)=c(HI)时

②c(H2):c(I2):c(HI)=1:1:2时

③c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变

④单位时间内生成nmolH2的同时生成2nmolHI

⑤单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolI2

⑥反应速率v(H2)=v(I2)=v(HI)

⑦一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂

⑧温度和体积一定时,容器内压强不再变化

⑨温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化

⑩温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化

⑾条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化

[解析]

①浓度相等,不能说明已达到平衡状态;

②浓度之比与平衡状态无必然联系;

③浓度不变,说明已达平衡。注意不要把浓度不变与①、②两种情况混淆;

④“生成nmolH2”指逆反应,“生成2nmolHI”指正反应,且v=v,正确;

⑤“生成nmolH2”、“生成nmolI2”都指逆反应,不能判断;

⑥无论是vv,用不同物质表示时,一定和化学计量数成正比,与是否达到平衡状态无关。

⑦从微观角度表示v=v,正确;

⑧由于Δν(g) = 0,压强始终不改变;

⑨颜色不变,说明I2(g)浓度不变,可以判断;

⑩由于Δν(g) = 0,体积始终不变,且反应混合物总质量始终不变,密度不变,不能判断是否达到平衡。

⑾反应前后气体的物质的量、质量均不变,所以平均分子量始终不变,不一定达到平衡状态。解答:③④⑦⑨

[点评] 此题从多个角度分析平衡态或不平衡态各种相关物理量的变化情况,有助于加深对平衡特点的理解。

[变式] 若反应为:2NO2(g)2N2O4(g)呢?

 

[ 方法提示]

1.  判断是否达到平衡状态式可抓住以下标志:

 

          ①

⑴直接标志  ②各组分的m、n不变(单一量)

    

  ③通过浓度(或百分含量):各组分的浓度(或百分含量)不变

 

 

 

①通过总量:对Δn(g) 0的反应,n(或恒温恒压下的V,恒温恒容下的P)不变;

⑵间接标志   ②通过复合量:()、ρ(),需具体分析关系式中上下两项的变化。

③其它:如平衡体系颜色等(实际上是有色物质浓度)

 

例2   把6molA气体和5molB气体混合放入4L密闭容器中,在一定条件下发生反应:

3A(气)+B(气)  2C(气)+(气)经达到平衡,此时生成C为,测定D的平均反应速率为0.1mol/L•min,下列说法中错误的是   (    )

A.x = 2                         B. B的转化率为20%

C. 平衡时A的浓度为0.8mol/L    D. 恒温达平衡时容器内压强为开始时的85%

[解析]

本题是一道有关化学平衡的基础计算题,解题的关键是弄清各量的含义。

,所以

 

 

3A(气)+B(气) 2C(气)+2D(气)

起始量(mol)  6         5          0         0

变化量(mol)  3         1          2         2

平衡量(mol)  3         4          2         2

B的转化率为:

平衡时A的浓度:

,所以

[答案]C、D

例3一定条件下,可逆反应A2(g) + B2(g)  2 C(g)达到平衡时,各物质的平衡浓度为:

c(A2)= 0.5mol/L;c(B2)= 0.1mol/L; c(C)= 1.6mol/L。若用a、b、c分别表示A2、B2、C的初始浓度(mol/L),则:

(1)a、b应满足的关系是                   

(2)a的取值范围是                         

 [解析] (1)设转化过程中,A2(g)转化浓度为xmol/L,则B2(g)转化浓度也为xmol/L。平衡浓度: a?x = 0.5   b?x = 0.1 则有:a = b +0.4

   (2)考虑两种极端情况:①A2、B2为起始物质;②A2、C为起始物质。

                          A2(g) +   B2(g)      2 C(g)

物质的平衡浓度(mol/L)   0.5          0.1           1.6

    ①A2、B2为起始物质    0.5+0.8      0.1+0.8       0

    ②A2、C为起始物质    0.5-0.1       0            1.6+0.2

故a的取值范围为0.4≤ b ≤1.3。

[答案] (1)a = b +0.4  (2) 0.4≤ b ≤1.3

 [点评]

本题重点考查可逆反应的特点,由此可得B2的取值范围为:0<b≤0.9,C的取值范围为: 0< C ≤1.8。

 

 [ 方法提示]

有关化学平衡的基本计算:

  可逆反应mA+nBpC+qD达到平衡时:

①     用各物质表示的反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比.

即:vA.∶vB.∶vC.∶vD.=m∶n∶p∶q

  ②各物质的变化量(变化浓度)之比等于化学方程式中相应化学计量数之比

  ③反应物的平衡量(或浓度)=起始量(或浓度)-消耗量(或浓度)

  生成物的平衡量(或浓度)=起始量(或浓度)+增加量(或浓度)

  

  

  

  ⑤阿伏加德罗定律的两个重要推论

  

  ⑥混合气体平均式量的计算(由A、B、C三种气体混合)

  其中M(A)、M(B)、M(C)分别表示A、B、C的相对分子质量;a%、b%、c%分别表示这3种气体的体积(或质量)分数.

   

例4:某容积可变的密闭容器中放入一定量的A和B的混合气体,在一定条件下发生反应:。若维持温度和压强不变,当达到平衡时,容器的体积为V,此时气体C的体积占40%,则下列判断正确的是         (    )

A. 原混合气体的体积为1.1V 

B. 原混合气体的体积为0.9V

C. 反应达到平衡时,气体A消耗了0.2V

D. 反应达到平衡时,气体B消耗了0.2V

 [解析] 本题可直接结合反应方程式和题中给出的条件计算,方程式的特征是反应掉的A的量就是总体积的减少量。可由C直接求出气体A消耗了0.2V,所以总体积为1.2V,气体B消耗了0.4V。

[答案] C

[点评] 本题可以改为考查某物质的转化率、体积分数的计算等等。

 

4.实战演练

 

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