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 

考點35膠體

1.復習重點

1.掌握溶液、懸濁液、乳濁液、膠體的概念,區(qū)別及鑒別它們的方法;

2.掌握膠體的本質(zhì)特征及性質(zhì);

3.了解Fe(OH)3、AgI、硅酸溶膠的制備方法;

4.掌握膠體的凝聚方法

2.難點聚焦

(一)分散系的概念、種類

1、分散系:由一種物質(zhì)(或幾種物質(zhì))以粒子形式分散到另一種物質(zhì)里所形成的混合物。分散系中分散成粒子的物質(zhì)叫做分散質(zhì);另一種物質(zhì)叫分散劑。

 

2、分散系的種類及其比較:

根據(jù)分散質(zhì)微粒的大小,分散系可分為溶液、膠體和濁液(懸濁液和乳濁液)。由于其分散質(zhì)微粒的大小不同,從而導致某些性質(zhì)的差異,F(xiàn)將它們的比較如下:

 

          分散系

溶液

膠體

懸濁液、乳濁液

微粒直徑

小于1nm

1nm―100nm

大于100nm

外觀

均一透明

多數(shù)均一透明

不均一、不透明

分散質(zhì)微粒組成

單個分子或離子

許多離子、分子的集合體,或高分子

巨大數(shù)量分子或離子的集合體

能否透過濾紙

懸濁液不能

能否透過半透膜

不能

不能

實例

食鹽水,碘酒

Fe(OH)3膠體、淀粉膠體

泥水、牛奶

 

試題詳情

考點34酸堿中和滴定

1.復習重點

1、  理解中和滴定的基本原理

2、  掌握滴定的正確步驟,了解所用儀器的結(jié)構(gòu)(兩種滴定管)。

3、  理解指示劑的選用原則和終點顏色變化判定。

4、  學會誤差分析及成因

2.難點聚焦

試題詳情

考點33鹽類的水解

1.復習重點

1.鹽類的水解原理及其應用

2.溶液中微粒間的相互關系及守恒原理

2.難點聚焦

(一)   鹽的水解實質(zhì)

  H2O     H++OH

 

AB==  Bn―  +  An+

 

      HB(n―1)―  A(OH)n

當鹽AB能電離出弱酸陰離子(Bn)或弱堿陽離子(An+),即可與水電離出的H+或OH結(jié)合成電解質(zhì)分子,從而促進水進一步電離.

   與中和反應的關系:

鹽+水             酸+堿(兩者至少有一為弱)

     

由此可知,鹽的水解為中和反應的逆反應,但一般認為中和反應程度大,大多認為是完全以應,但鹽類的水解程度小得多,故為萬逆反應,真正發(fā)生水解的離子僅占極小比例。

(二)水解規(guī)律

簡述為:有弱才水解,無弱不水解

                越弱越水解,弱弱都水解

                誰強顯誰性,等強顯中性

   具體為:

    1.正鹽溶液

①強酸弱堿鹽呈酸性

②強堿弱酸鹽呈堿性

③強酸強堿鹽呈中性

④弱酸堿鹽不一定

如 NH4CN             CH3CO2NH4         NH4F

   堿性                   中性            酸性

 

取決于弱酸弱堿 相對強弱

  2.酸式鹽

①若只有電離而無水解,則呈酸性(如NaHSO4

②若既有電離又有水解,取決于兩者相對大小

   電離程度>水解程度,呈酸性

電離程度<水解程度,呈堿性

強堿弱酸式鹽的電離和水解.

a)       以HmAn表示弱酸酸式鹽陰離子的電離和水解平衡.

  

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

 

                抑制水解             抑制電離

    增大[OH]  促進電離              促進水離  [H+]增大

                          僅能存在于一定pH值范圍

如H3PO4及其三種陰離子隨溶液pH變化可相互轉(zhuǎn)化:

     pH值增大

 H3PO4   H2PO4   HPO42    PO43

pH減小

③常見酸式鹽溶液的酸堿性

堿性:NaHCO3、NaHS、Na2HPO4、NaHS.

酸性:NaHSO3、NaH2PO4、NaHSO4

(三)影響水解的因素

內(nèi)因:鹽的本性.

外因:濃度、濕度、溶液堿性的變化

(1)溫度不變,濃度越小,水解程度越大.

(2)濃度不變,濕度越高,水解程度 越大.

(3)改變?nèi)芤旱膒H值,可抑制或促進水解。

(四)比較外因?qū)θ蹼娊赓|(zhì)電離和鹽水解的影響.

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

溫度(T)T↑→α↑       T↑→h↑

加水    平衡正移,α↑    促進水解,h↑

增大[H+] 抑制電離,α↑    促進水解,h↑

增大[OH]促進電離,α↑   抑制水解,h↑

增大[A]  抑制電離,α↑   水解程度,h↑

注:α―電離程度       h―水解程度

思考:①弱酸的電離和弱酸根離子的水解互為可逆嗎?

②在CH3COOH和CH3COONO2的溶液中分別加入少量冰醋酸,對CH3COOH電離程度 和CH3COO水解程度各有何影響?

   (五)鹽類水解原理的應用

   1.判斷或解釋鹽溶液的酸堿性 

  例如:①正鹽KX、KY、KZ的溶液物質(zhì)的量濃度相同,其pH值分別為7、8、9,則HX、HY、HZ的酸性強弱的順序是________________

②相同條件下,測得①NaHCO3 ②CH3COONa ③NaAlO2三種溶液的pH值相同。那實驗么它們的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是_______________.

因為電離程度CH3COOH>HAlO2所以水解程度NaAlO2>NaHCO3>CH3COON2在相同條件下,要使三種溶液pH值相同,只有濃度②>①>③

2.分析鹽溶液中微粒種類.

例如 Na­2S和NaHS溶液溶液含有的微粒種類相同,它們是Na+、S2、HS、H2S、OH、H+、H2O,但微粒濃度大小關系不同.

3.比較鹽溶液中離子濃度間的大小關系.

(1)一種鹽溶液中各種離子濃度相對大小

①當鹽中陰、陽離子等價時

[不水解離子] >[水解的離子] >[水解后呈某性的離子(如H+或OH)] >[顯性對應離子如OH或H+]

實例:aCH3COONa. bNH4Cl

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

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

②當鹽中陰、陽離子不等價時。

要考慮是否水解,水解分幾步,如多元弱酸根的水解,則是“幾價分幾步,為主第一步”,實例Na2S水解分二步

S2+H2O       HS+OH(主要)

HS+H2O      H2S+OH(次要)

各種離子濃度大小順序為:

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

(2)兩種電解質(zhì)溶液混合后各種離子濃度的相對大小.

①若酸與堿恰好完全以應,則相當于一種鹽溶液.

②若酸與堿反應后尚有弱酸或弱堿剩余,則一般弱電解質(zhì)的電離程度>鹽的水解程度.

4.溶液中各種微粒濃度之間的關系

以Na2S水溶液為例來研究

(1)寫出溶液中的各種微粒

陽離子:Na+、H+

陰離子:S2、HS、OH

(2)利用守恒原理列出相關方程.

10電荷守恒:

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

20物料守恒:

Na2S=2Na++S2

若S2已發(fā)生部分水解,S原子以三種微粒存在于溶液中。[S2]、[HS],根據(jù)S原子守恒及Na+的關系可得.

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

30質(zhì)子守恒

H2O      H++OH

由H2O電離出的[H+]=[OH],水電離出的H+部分被S2結(jié)合成為HS、H2S,根據(jù)H+(質(zhì)子)守恒,可得方程:

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

想一想:若將Na2S改為NaHS溶液,三大守恒的關系式與Na2S對應的是否相同?為什么?

提示:由于兩種溶液中微粒種類相同,所以陰、陽離子間的電荷守恒方程及質(zhì)子守恒是一致的。但物料守恒方程不同,這與其鹽的組成有關,若NaHS只考慮鹽本身的電離而不考慮HS的進一步電離和水解,則[Na+]=[HS],但不考慮是不合理的。正確的關系為[Na+]=[HS]+[S2]+[H2S]

小結(jié):溶液中的幾個守恒關系

(1)電荷守恒:電解質(zhì)溶液呈電中性,即所有陽離子所帶的正電荷總數(shù)與所有陰離子所帶的負電荷總數(shù)代數(shù)和為零。

(2)物料守恒(原子守恒):即某種原子在變化過程(水解、電離)中數(shù)目不變。

(3)質(zhì)子守恒:即在純水中加入電解質(zhì),最后溶液中[H+]與其它微粒濃度之間的關系式(由電荷守恒及質(zhì)子守恒推出)

練一練!

寫出0.1mol/L Na2CO3溶液中微粒向后三天守恒關系式。

試題詳情

考點32水的電離和溶液的PH

1.復習重點

1.通過對水的電離、離子積、pH定義等重要知識和方法遷移應用的練習,提高認知能力;

2.靈活解答水的電離平衡的相關問題;

3.掌握混合溶液pH計算的方法,并能運用數(shù)學工具解決一些有關pH計算的綜合問題

4.培養(yǎng)學習過程中探究、總結(jié)的習慣。

2.難點聚焦

(一)溶液的酸堿性及pH的值

   溶液呈的酸堿性何性,取決于溶液中[H+]、[OH]的相對大。簆H值的大小取決于溶液中的[H+]大小

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

溶液酸堿性

[H+]與[OH]關系

任意濕度

室溫(mol/L)

pH值(室溫)

酸性

[H+]>[OH]

[H+]>1×107

<7

中性

[H+]=[OH]

[H+]=[OH]=1×107

=7

堿性

[H+]<[OH]

[H+]>1×與107

>7

(1)酸性越強,pH值越小,堿性越強,pH值越大,pH值減小一個單位,[H+]就增大到原來的10倍,pH值減小n個單位,[H+]的增大到原來的10n倍.

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

(3)判斷溶液呈中性的依據(jù)為:[H0]= [OH]或pH=pOH=pKw

只有當室溫時,Kw=1×1014

                  [H+]=[OH]=107mol/L

溶液呈中性

pH=pOH=pKw=7

   分析  原因:H2O      H++OH-Q

   由于水的電離是吸熱的,濕度越高,電離程度越大,kw越大.

   中性:pH=pOH=pKw

Tㄊ→Kwㄊ→pH+pOHㄋ

Tㄋ→Kwㄋ→pH=pOHㄊ

    如:100℃,KW=1×10―12.. pKw=12.

中性時Ph=pKw=6<7.

 圖示:不同濕度(T1>T2)時溶液中[H+]與[OH],pH與pOH關系

 

 

 

 

 

 

 

                 

                  圖一                             圖二

 想一想:圖一與圖二有哪些不同?為何不同?

提示:(①形狀 ②T1、T2相對位置)

  ③簡平分錢劃分的兩個區(qū)域酸堿性不同。建議以[H+]、[OH]=Kw,和pH+pOH=pKw兩個關系或考慮,并注意濕度不同時Kw的影響。)

  (4)溶液pH的測定方法:

  ①酸堿指示劑  ②pH試紙  ③pH計其中①只傳判定pH范圍

  ②pH試紙也只能確定在某個值左右(對照標準比色卡),無法精確到小數(shù)點后1倍。另外使用時不能預先潤濕試紙。否則相當于又稀釋了待測液,測定結(jié)果誤差大。

  ③pH計測定較精確.

  (二)酸堿溶液的稀釋前后pH值的變化。

  由于強酸或強堿在水中完全電離,加水稀釋后不會有溶質(zhì)進一步電離,故僅僅是體積增大的因素導致酸溶液中的[H+]或堿溶液中的[OH]減小.

   弱酸或弱堿由于在水中不完全電離,加水稀釋同時,能促使其分子進一步電離,故導致相應[H+]或[OH]減小的幅度降低。

  例如  ①等物質(zhì)的量濃度的鹽酸和醋酸,氫氧化鈉和氨水分別加水稀釋。溶液的pH值變化,圖示如下:

  

 

 

 

 

 

 

 

   ②若把上述問題,換成等pH值,圖示又怎樣呢?

              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          強酸弱酸稀釋                        強、弱堿稀釋

          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酸無論怎樣稀釋,不可能成為堿性;若無限稀釋,則pH只能無限接近7且小于7.

②堿無論怎樣稀釋,不可能成為酸性;若無限稀釋,則pH只能無限接近7且大于7

③當起始強酸、弱酸的pH相同,稀釋后為達仍相同,則稀釋倍數(shù)一定是弱酸大小強酸(強堿、弱堿類同)

(三)有關pH的計算

 1.溶液簡單混合(不發(fā)生反應,忽略混合時體積變化)

                            強酸:pH=pH+0.3

 若等體積混合,且△pH≥2   

                            強堿:pH=pH-0.3

 若不等體積混合,物質(zhì)的量濃度    強酸[H+]=

 分別為M1、M2體積分別為        強堿[OH]=

 V1、V2的一元強酸或強堿

注意:強酸直接由[H+]求pH值

     強堿由[OH]求pOH,后再求pH值.

2.強酸和強堿混合(發(fā)生中和反應,忽略體積變化)可能情況有三種:

①若酸和堿恰好中和. 即nH+=nOH,pH=7.

②若酸過量,求出過量的[H+],再求pH值.

③若堿過量,求出過量的[OH],求出pOH后求pH值.

特例:若強酸與強堿等體積混合

①若pH+pH=14,則完全中和pH=7.

②若pH+pH>14,則堿過量pH≈pH-0.3

③若pH+pH<14,則酸過量pH≈pH+0.3

討論:

pH=a的HCl溶液和pH=b的NaOH溶液按體積比V1 :V2混合.當混合液分別呈中性、酸性、堿性時,且V1 :V2=10n時,a+b分別為多少?

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 

        、廴舫蕢A性,即pH>7,同理可知

                      a+b>14+n

 想一想:若V1 :V2=1 :10n=10n,三種情況的結(jié)果又如何呢?

 3.關于酸、堿混合時的定性判斷(常溫)

 酸與堿混合時發(fā)生中和反應,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,由生成的鹽能否水解及水解情況而定,另外酸堿的強弱不同,提供反應物的量不同也影響著反應后溶液的性質(zhì)。一般酸或堿過量化生成的鹽水解對溶液的酸堿性影響大。

 下面把常見的幾種情況分列出來.

 ①等物質(zhì)的量濃度的一元弱酸一元強堿溶液等體積混合溶液pH>7(由生成的強堿弱酸鹽水解決定)

②等物質(zhì)的量濃度的一元強酸與一元弱堿溶液等體積混合后溶液pH<7(由生成的強酸弱堿鹽水解決定)

③等物質(zhì)的量濃度的一元強酸與強堿溶液等體積混合后溶液pH=7(因生成強酸強堿鹽不水解)

想一想:若酸或堿之一是多元,情況又怎樣?

④當pH=pOH的強酸與強堿溶液以等體積混合后pH=7(與酸、堿的幾元性無尖)

⑤當pH=3的某一元酸溶液與pH=11的一元強堿以等體積混合后pH≤7。(考慮酸有強弱之分,若分弱酸,制反應后酸過量)

⑥當pH=3的某一元強酸pH=11的一元堿溶液的以等體積混合后pH≥7(同理⑤,弱堿過量)

⑦將pH=3的酸溶液和pH=11的堿溶液以等體積混合后溶液pH=無法確定.

再想一想:⑤⑥⑦與酸、堿的幾元性有無關系?

 

 

3.例題精講

知識點一:水的電離

【例1】(1)與純水的電離相似,液氨中也存在著微弱的電離:2NH3  NH4++NH2-

據(jù)此判斷以下敘述中錯誤的是                                                                 (    )

              A.液氨中含有NH3、NH4+、NH2-等微粒

B.一定溫度下液氨中C(NH4+)?C(NH2-)是一個常數(shù)

C.液氨的電離達到平衡時C(NH3) = C(NH4+) = C(NH2-)

D.只要不加入其他物質(zhì),液氨中C(NH4+) = C(NH2-)

        (2)完成下列反應方程式

①在液氨中投入一小塊金屬鈉,放出氣體――――――――――――――――――――――――――――

②NaNH2溶于水的反應――――――――――――――――――――――――――――――――――

③類似于“H++OH=H2O”的反應――――――――――――――――――――――――――――

解析:此題要求掌握水自偶的實質(zhì)(水分子電離產(chǎn)生的H+與H2O結(jié)合形成H3O+)以及水的電離平衡,并能遷移應用于對于NH3電離的認識:NH3分子電離產(chǎn)生H+和NH2,H+與NH3結(jié)合生成NH4+,液氨電離產(chǎn)生等量的NH2與NH4+,一定溫度下離子濃度乘積為一常數(shù);NH4+類似于H+,NH2類似于OH。具備上述知識后,就可順利完成解題。

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

知識點二:水的離子積

例2某溫度下純水中C(H+) = 2×10-7 mol/L,則此時溶液中的C(OH-) = ___________。

若溫度不變,滴入稀鹽酸使C(H+) = 5×10-6 mol/L,則此時溶液中的C(OH-) = ___________。

解析:由水電離產(chǎn)生的H+與OH-量始終相等,知純水中C(H+) = C(OH-)。根據(jù)純水中C(H+) 與C(OH-)可求出此溫度下水的Kw的值,由Kw的性質(zhì)(只與溫度有關,與離子濃度無關),若溫度不變,稀鹽酸中Kw仍為此值,利用此值可求出鹽酸中的C(OH-)。

 答案:純水中 C(OH-) = C(H+) = 2×10-7 mol/L

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

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

  例3 .難溶化合物的飽和溶液存在著溶解平衡,例如:
AgCl(s) Ag++Cl,Ag2CrO4(s) 2Ag++CrO42,在一定溫度下,難溶化合物飽和溶液離子濃度的乘積為一常數(shù),這個常數(shù)用Ksp表示。
     已知:Ksp(AgCl)=[Ag+][Cl-]=1.8×10-10
         Ksp(Ag2CrO4)=[Ag+]2[CrO42-]=1.9×10-12
     現(xiàn)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,試通過計算回答:
     (1)Cl-和CrO42-中哪種先沉淀?

(2)當CrO42-以Ag2CrO4形式沉淀時,溶液中的Cl-離子濃度是多少? CrO42-與Cl-能否達到有效的分離?(設當一種離子開始沉淀時,另一種離子濃度小于10-5mol/L時,則認為可以達到有效分離)

解析:(1)當溶液中某物質(zhì)離子濃度的乘積大于Ksp時,會形成沉淀。幾種離子共同沉淀某種離子時,根據(jù)各離子積計算出所需的離子濃度越小越容易沉淀。(2)由Ag2CrO4沉淀時所需Ag+濃度求出此時溶液中Cl的濃度可判斷是否達到有效分離。

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

知識點三:水的電離平衡的移動

  【4】 :某溶液中由水電離出來的C(OH)=10-12mol/L,則該溶液中的溶質(zhì)不可能是(   )

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

解析:由水電離反應式知:此溶液水電離產(chǎn)生的C(H+)=C(OH) =10-12mol/L,若溶液中的H+全部來自水的電離,則此溶液顯堿性,是因溶有堿類物質(zhì)所致,若溶液中的H+不僅為水電離所產(chǎn)生,則此溶液顯酸性,為酸性物質(zhì)電離所致。NH4Cl不可能電離產(chǎn)生H+。

解答:C

下列兩題為上題的變式,分析一下變在何處?解題方法、思路與上題是否一樣?差異何在?

(1)室溫下,在純水中加入某物質(zhì)后,測得溶液中由水電離產(chǎn)生的C(H+)=10-12mol/L,則加入的物質(zhì)可能是(假設常溫下碳酸、氫硫酸的第一步電離度為0.1%)        (   )

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

(2)某溶液中水電離產(chǎn)生的C(H+)=10-3mol/L,,該溶液中溶質(zhì)可能是(   )

  ①Al2(SO4)3 ②NaOH ③NH4Cl ④NaHSO4

A、①②  B、①③  C、②③  D、①④

5】能促進水的電離,并使溶液中C(H+)>C(OH)的操作是       (    )

(1)將水加熱煮沸 (2)向水中投入一小塊金屬鈉 (3)向水中通CO2 (4)向水中通NH3 (5)向水中加入明礬晶體 (6)向水中加入NaHCO3固體 (7)向水中加NaHSO4固體

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

解析:本題主要考查外界條件對水的電離平衡的影響,請按如下思路完成本題的解:本題涉及到哪些條件對水的電離平衡的影響?各自對水的電離平衡如何影響?結(jié)果任何(C(H+)與C(OH)相對大。?歸納酸、堿、鹽對水的電離平衡的影響。

解答: D

知識點四:pH的定義方法

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

A.由等體積、等物質(zhì)的量濃度的一元酸跟氫氧化鈉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年化學試測題)                   

解析:此題要求將教材中定義pH方法遷移應用于表示pOH以及pH與pOH的關系,根據(jù)pH的定義方法,可定義pOH= ?lgC(OH?),將室溫下水的離子積的表達式C(H+)×C(OH)=10?14兩邊取負對數(shù),?lgC(H+)?lgC(OH?)= ?lg10?14,整理得pH+pOH=14。應用所得關系式分析可得答案。

解答:D

點評:pOH= ?lgC(OH?)、pH+pOH=14兩個關系式及其應用均不在教學大綱和考綱范圍內(nèi),我們不一定要掌握,但將教材中的知識、方法加以遷移應用,進行探究發(fā)現(xiàn)是教學大綱和考綱提出的能力要求。此題作為全國高考化學測試題具有重要的指導意義,值得大家認真去領悟,在隨后的2001年上海高考題以及2002年全國理科綜合高考題中又出現(xiàn)了類似的題目。

為更好地表示溶液的酸堿性,科學 家提出了酸度(AG)的概念,AG=,則下列敘述正確的是

A  中性溶液的AG=0

B  酸性溶液的AG<0

C  常溫下0.lmol/L氫氧化鈉溶液的AG=12

D  常溫下0.lmol/L鹽酸溶液的AG=12( 2001年上海)

有人曾建議用AG表示溶液的酸度(acidity arede),AG的定義為AG=lg([H]/[OH])。下列表述正確的是

A  在25℃時,若溶液呈中性,則pH=7,AG=1

B  在25℃時,若溶液呈酸性,則pH<7,AG<0

C  在25℃時,若溶液呈堿性,則pH>7,AG>0

D  在25℃時,溶液的pH與AG的換算公式為AG=2(7-pH)   (2002理科綜合)

知識點五:溶液pH的計算

7】室溫下將n體積pH=10和m體積pH=13兩種NaOH溶液混合得pH=12的NaOH溶液,則n:m=――――――――――――――

解析:此題是關于兩種不反應的溶液混合后溶液pH值的計算,根據(jù)混合前后溶質(zhì)(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

規(guī)律:    有關混合溶液的pH計算,題設條件可千變?nèi)f化,正向、逆向思維,數(shù)字與字母交替出現(xiàn),但基本題型只有兩種:(1)混合后不反應,(2)混合后反應。對于溶液的稀釋,可將水作為濃度為0的溶液,仍屬混合后不反應一類,這一類混合溶液的pH應介于兩種溶液的pH之間,因而酸、堿溶液無論加多少水稀釋,其最終pH均不可能等于純水的pH(即常溫不可能為7)。

          混合溶液pH的計算方法也很簡單,即設法求出混合溶液的C(H+),若是溶液顯堿性,則必須先求出溶液的C(OH),然后再換算為C(H+)或按OH量守恒列式求解。

8】25ºC,若10體積的某強堿溶液與1體積的某強酸溶液混合后,溶液呈中性,則混合之前,該堿的pH與強酸的pH之間該滿足的關系是_______________________

分析:由題意知,本題為酸、堿混合后完全中和,根據(jù)中和反應的實質(zhì)可知,酸中n(H+)與堿中n(OH-)相等,故有C(H+)酸V酸 == C(OH-)堿V堿,由此關系列式可求得結(jié)果。

解答:設酸的pH為a,C(H+)酸=10-a,堿的pH為b,C(OH-)堿=10-14 / 10-b=10- (14 - b)

因為混合后溶液呈中性,所以C(H+)酸V酸 == C(OH-)堿V堿

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

10-a = 10 - (13 - b)

兩邊取負對數(shù):-lg10-a = -lg10 - (13 - b),a=13-b      a+b=13

即酸的pH與堿的pH之和為13

點評:上面解法盡管可順利地得出本題的解,但題中的酸堿體積比可以任意變換,則每一變換都得重新求解,這就啟發(fā)我們能否找出酸、堿pH與兩者體積比之間的關系呢?同時若混合后不顯中性其關系又會怎樣呢?

將上面的解改為:

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

10-a ×V = 10 - (14 - b) ×V

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

兩邊取負對數(shù)得:a+b=14?lg(V / V

若混合后溶液顯酸性――――――――――――――――――――――――

若混合后溶液顯堿性―――――――――――――――――――――――――

同學們在學習中要善于總結(jié)、積累,把自己積累的經(jīng)驗、成果用于指導自己的學習。例如掌握了上述關系后,解下列題目就很輕松。

在20℃時,有PH值為x(x£6)的鹽酸和PH值為y(y³8)的NaOH溶液,取Vx升該鹽酸同該NaOH溶液中和,需Vy升NaOH溶液
     (1)若x+y=14時,則=       
     (2)若x+y=13時,則=        
     (3)若x+y>14時,則=          (表達式),且Vx    Vy(填<、>或=)
 

4.實戰(zhàn)演練

一 選擇題 

1.水是一種極弱的電解質(zhì),在室溫下平均每n個水分子只有一個水分子能電離,則n是                                                  (   )

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

2.將1mol?L-1H2SO4溶液100mL與質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液50g混合均勻后,滴入甲基橙指示劑,此時溶液的顏色是                                           (    )

A.淺紫色     B.黃色      C.紅色    D.無色

3.pH定義為pH=-lg{c(H)},pOH定義為pOH=-lg{c(OH-)},Kw表示25℃時水的離子積常數(shù),則弱酸性溶液中的c(H)可表示為                                    (     )

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

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

4.能使水的電離平衡正向移動,而且所得溶液呈酸性的是                    (     )

A.將水加熱到100℃時,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.向水中加入少量明礬晶體

5. 常溫下某溶液中水電離出的C(H+) = 1×10-13 mol/L,則下列說法中正確的是   (     )

A.該溶液一定呈酸性                                 B.該溶液一定呈堿性

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

6.25℃時,在水電離出的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、③三瓶體積相等,濃度都是1mol/L的HCl溶液,將①加熱蒸發(fā)至體積減小一半,在②中加入CH3COONa固體(加入后溶液仍呈酸性),③不作改變,然后以酚 酞作指示劑,用溶液滴定上述三種溶液,消耗的NaOH溶液的體積是                 (     )

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離子的化學式為                  (     )

A、NH3?D2O和HD2O+      B、NH3?HDO和D3O+

C、NH2D?D2O和DH2O+     D、NH2D?HDO和D3O+

 9.室溫時,pH=10的氨水和Na2CO3溶液中,水電離產(chǎn)生的C(H+)前者與后者之比 (     )

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的鹽酸10VmL時,溶液中Cl的物質(zhì)的量恰好等于加入Na+的物質(zhì)的量,則此時(a+b)的值為                      (     )

A、13   B、14    C、15    D、無法判斷

11.在醫(yī)院中,為酸中毒病人輸液不應采用                                   (     )

A  0.9%氯化鈉溶液        B  0.9%氯化銨溶液

C 1.25%碳酸氫鈉溶液     D 5%葡萄糖溶液       

12.若室溫時PH=a的氨水與PH=b的鹽酸等體積混和,恰好完全反應,則該氨水的電離度可表示為                                                          (     ) 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毫升鹽酸中,所得的溶液的PH值為2。如果混和前Ba(OH)2和鹽酸兩種溶液PH值之和為14,則鹽酸的物質(zhì)的量濃度接近于          (     )

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

14.已知NaHSO4在水中的電離方程式為NaHSO4 =Na+ +H+ + SO42。某溫度下,向pH=6的蒸餾水中加入NaHSO4晶體,保持溫度不變,測得溶液pH為2,對于該溶液,下列敘述不正確的是                                                              (     )

A、該溫度高于25℃

B、水電離出來的c (H+)=1.0×10-10 mol/L

C、c (H+)= c (OH)+C(SO42)

D、該溫度下加入等體積pH值為12的NaOH溶液可使反應后的溶液恰好呈中性

15.能表示人體大量喝水時,胃液的pH變化的是                          (    )

 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體積pH=9的Ca(OH)2溶液跟1體積pH=13的NaOH溶液混合后,溶液中氫離子濃度為                                                                        (    )

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四種溶液PH值都小于7,已知四種溶液中[H+]和[OH-]之和由大到小的順序是b>a>d>c,則這四種溶液PH值由大到小的順序是                             (    )
A.c>d>a>b       B.b>a>d>c       C.a>b>c>d       D.無法確定

18. 有下列四種溶液:(1)HCl (2)AlCl3(3)NaOH (4)Na2CO3,此四種溶液中水的電離度分別為a1、a2、a3、a4已知a1=a3,a2=a4=106,則四種溶液的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―種離子化合物,它跟水反應的方程式為:NaH+H2O→NaOH+H2↑,它也能跟液氨、乙醇等發(fā)生類似的反應,并都產(chǎn)生氫氣。下列有關NaH的敘述錯誤的是  (    )

A  跟水反應時,水作氧化劑         B  NaH中H半徑比Li半徑小

C  跟液氨反應時,有NaNH2生成    D  跟乙醇反應時,NaH被氧化

20、常溫下某溶液,水電離出的c (OH-)=1.0×10-4 mol/L,該溶液中溶質(zhì)可能是      (    )

①Al2(SO4)3 ②NaOH ③NH4Cl ④NaHSO4

A、①②  B、①③  C、②③  D、①④

 

二 填空題

21.測得某溶液的pH = 6.5,且氫離子與氫氧根離子物質(zhì)的量相等,此溶液呈_____性。測定溫度______室溫(填高于、低于或等于),其理由是                              。 將此溫度下pH=11的NaOH溶液aL與pH=1的H2SO4溶液bL混合。

(1)若所得混合液為中性,則a┱b             。

(2)若所得混合液的pH=2,則a┱b             。

22、水的電離平衡曲線如圖所示。

(1)      若以A點表示25℃時水的電離平衡的離子

濃度,當溫度升高到100℃時,水的電離平衡狀

態(tài)移動到B點,則此時水的離子積

從________變化到_________。

(2)      將pH=8的Ba(OH)2溶液與pH=5的稀鹽酸混

合,并保持100℃的恒溫,致使混合溶液

的pH=7,則Ba(OH)2和鹽酸的體積比為__________________。

(3)      已知AnBm的離子積為[c(Am+)]n[c(Bn-)]m,若某溫度下Ca(OH)2的溶解度為0.74g,設飽和溶液的密度為1g/mL,其離子積約為______________。

三 計算題

23、某溫度下的溶液中c (H+)=1.0×10x mol/L,c (OH-)=1.0×10y mol/L。x與y的關系如右圖所示;

(1)求該溫度下,中性溶液的pH。                                                                                                      

                                            

(2)求該溫度下0.01mol/LnaOH溶液的PH  

                          

                                        

(3)該溫度下,pH=a的醋酸溶液與pH=b的NaOH溶液等體積混合,恰好完全反應, 

求此醋酸溶液中醋酸的電離度。           

 

 

 

24.(7分)向50ml0.018mol/L的AgNO3溶液中加入50ml0.02mol/L的鹽酸,生成了沉淀。如果溶液中C(Ag+)和C(Cl)的乘積是一個常數(shù),C(Ag+)? C(Cl)=1.0×1010,當溶液中C(Ag+)? C(Cl)>常數(shù),則有沉淀產(chǎn)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的鹽酸,是否產(chǎn)生沉淀,為什么?

 

 

 

 

 

 

 

 

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 。 水的離解反應:H2O=H+ +OH- 吸熱反應,升溫有利于水的離解,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鹽酸后 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

所以不產(chǎn)生沉淀

 

試題詳情

考點31電離平衡

1.復習重點

1.強、弱電解質(zhì)的概念及電離方程式的書寫;

2.弱電解質(zhì)的電離平衡;電離平衡常數(shù)。

2.難點聚焦

(一)強電解質(zhì)、弱電解質(zhì)

 1.相互關系

 

                  否――非電解質(zhì)

   化合物                   是――強電解質(zhì)

                  能         

                            否――弱電解質(zhì)

熱或水的作用

 電解質(zhì)         自由移動離子

 

           電離       

思考:一種物質(zhì)的水溶液能導電,原物質(zhì)一定是電解質(zhì)嗎?

分析:不一定!關鍵要分清發(fā)生電離散是否要原物質(zhì)本身。有可能溶于水時就發(fā)生了化學變化

如(1)Cl2      氯水

        ↓               ↓

即不是電解質(zhì)         HCl.HclO

又不是非電解質(zhì)       發(fā)生電離

(2)CO2     碳酸溶液

      ↓                 ↓

 非電解質(zhì)            H2CO3電離

(3)Na2O    NO2OH溶液

      ↓                ↓ 

雖不是本身電離子        NaOH電離

但可在熔融態(tài)電

離,故它屬強電

解質(zhì)

2.比較強、弱電解質(zhì)

 

強電解質(zhì)

弱電解質(zhì)

電離程度

完全

部分

電離平衡

不、不可逆

有、可能

過程表示

溶液中存在的微粒

(水分子不計)

====

只有電離出的陰、陽離子,不存在電解質(zhì)分子

即有電離出的陰、陽離子(少部分),又有電解質(zhì)分子(大部分)。

電離方程式

H2SO4====2H++SO42

CaCl2====Ca2++2Cl

NH3?H2O       NH4++OH

H2S      H++HS,HS      H++S2

實例

絕大多數(shù)的鹽(包括難溶性鹽);

強酸:H2SO4、HCl、HclO4等;

強堿:Ba(OH)2、Ca(OH)2等。

 

注意:多元強酸電離一步完成且完全

如  HnA====Nh++An

而多元弱酸的電離是分步進行的,且第二步電離比第一步電離困難,第三步電離比第二步電離更困難,但每步電離都存在相應的電離平衡,因此應分步書寫電離方程式。例如磷酸的電離方程式應寫三步:

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+]主要由第一步電離決定,因此磷酸的電離方程式有時也可只寫第一步。

對HnA弱酸而言,電離方程式可只考慮:

HnA        H++Hn+A

想一想:為什么多元的酸電離下一步比上一步困難,電離程度小得多,甚至可忽略?

(二)弱電解質(zhì)的電離平衡

(1)概念

弱電解質(zhì)的電離平衡是指在一定條件下(濕度、濃度),弱電解質(zhì)電離成離子的速率和離子結(jié)合成分子的速率相等的狀態(tài)。

(2)特點

①動――動態(tài)平衡:V(聞子化)=V(分子化)≠0。在電離方程式中用“      ”表示。

②定――平衡時各組成成分一定,即平衡時溶液中離子濃度和分子濃度保持不變

③變――條件改變,平衡被打破。

(3)影響電離平衡的因素

與化學平衡一樣,外界條件的改變也會引起移動.

以0.1mol/1 CH3COOH溶液為例:

 

項目

  變化

項目

加水

升溫

加入固體

NaOH

加入無水

CH3COONa

通入氣體

HCl

加入等濃度的CH3COOH

平衡移動

右移

右移

右移

左移

左移

不移動

H+的物質(zhì)的量(mol)

增大

增大

減小

減小

增大

增大

[H+]濃度(mol)

減小

增大

減小

減小

增大

不變

PH值

增大

減小

增大

增大

減小

不變

導電能力

減弱

增強

增強

增強

增強

不變

 

 

(三)電解質(zhì)溶液導電能力的強弱與電解質(zhì)強弱影響溶液導電能力的因素:

①自由移動離子濃度的大小。(主要決定因素)濕度一定,離子濃度越在,導電能力越強。

②濕度:濕度越高,導電能力越強。(與金屬導電相反)

③離子電荷數(shù):電荷數(shù)越高,導電能力越強。

由此可知:強電解質(zhì)溶液的導電能力不一定比弱電解質(zhì)強。

如  較濃醋酸的導電能力可比極稀HCl溶液強。 CaCO3雖為強電解質(zhì),但溶于水所得溶液極稀,導電能力極差。

思考:若在某溶液中加入一種物質(zhì),出現(xiàn)沉淀,則溶液的導電能力一定減弱嗎?(濕度不變)

分析:不一定。關鍵要看溶液中離子濃度有無顯著變化。如:

(1)若在H2SO4溶液中加Ba(OH)2,因生成BaSO4沉淀和極難電離的水,使溶液中離子濃度降低,導電能力降低。

(2)若在H2SO4溶液中加BaCl2,雖有沉淀BaSO4生成,但同時生成了HCl,相當于1molSO42被2molCl代替,故導電能力有所增強。

(3)若在HCl溶液中加AgNO3,則導電能力幾乎不變。

(四)水的電離平衡

1.  實驗證明,純水微弱的導電性,是極弱的電解質(zhì):

2.  25℃1LH2O的物質(zhì)的量n(H2O)==55.6(mol)共有107mol發(fā)生電離

H2O       H++OH

   起始(mol)  55.6       0    0

  電離(mol) 107        107   107

  平衡(mol)55.6-107     107   107

   25℃[H+]?[OH]= 107=1014=Kw的離子積常數(shù)。

2.影響Kw的因素

Kw與溶液中[H+]、[OH]無關,與濕度有關。

水的電離為吸熱過程,所以當濕度升高時,水的電離程度增大,Kw也增大。

例如100℃,1LH2O有106mol電離,此時水的離子積常數(shù)為Kw=106?106=1012.

3.影響水的電離平衡因素

(1)濕度,升濕度促進水的電離,降溫則相反

(2)向純水中引入H+或OH,會抑制水的電離

(3)向純水中引入弱酸酸根陰離子或弱堿陽離子,將促進水的電離,此乃為鹽類水解的實質(zhì)。

3.  酸、堿、鹽溶液中水電離的定量計算。(列表比較如下:)

 

[H+]與[OH]關系

x的計算式

室溫x值

對水電離影響

純水

 

 

 

 

 

[H+]=[OH]

x=

x=1×107mol/L

對水電離影響

酸溶液

x=

x<1×107mol/L

 

堿溶液

x=

抑制

強酸弱堿鹽

強堿弱酸鹽

強堿強酸鹽

x=[H+]

x>1×107mol/L

促進

x=[OH]

x=

x=1×107mol/L

注[H+]、[OH]指水電離出的H+、OH濃度

 [H+]、[OH]指溶液中的H+、OH濃度

由上表可得重要規(guī)律:

(1)在任意濕度、任意物質(zhì)的水溶液中(含純水)的水本身電離出的[H+]≡[OH]

(2)酸和堿對水的電離均起抑制作用

①只要堿的pH值相等(不論強弱、不論幾元)對水的抑制程度相等,堿也同理。

②若酸溶液的pH值與堿溶液的pOH值相等,則兩種溶液中水的電離度相等。

如pH=3的鹽酸溶液與pH=11的氨水溶液在室溫下,由水電離出的

    [H+]=[OH]==1011mol/L

(3)在凡能水解的鹽溶液中,水的電離均受到促進,且當強酸弱的堿鹽的pH和強堿弱酸鹽的pOH值相等時(同一濕度),則促進程度相等。

(4)較濃溶液中水電離出[H+]的大小:

①酸溶液中[OH]等于水電離的[H+]

②堿溶液中[H+]等于水電離的[H+]

③強酸弱堿鹽溶液中的[H+]等于水電離出[H+]

④強堿弱酸鹽溶液中的[OH]等于水電離出的[H+]

如pH=4的NH4Cl溶液與pH=10的NaAc溶液中,(室溫)由水電離出的

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

3.例題精講

例1.下列四種溶液中,由水電離出的[H+]之比(依次)為(    )

①pH=0的鹽酸  ②0.1mol/L的鹽酸 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.某濕度下,純水中的[H+]=2×107mol/L,則此時[OH]=______,若濕度不變,滴入稀硫酸使[H+]=5×106mol/L,則[OH]=_______,由水電離出[H+]為,該純水的PH值_______(填>、<、==

解析

純水中  H2O       H++OH

  mol/L       2×107    2×107

加酸后,水的電離平衡逆向移動,使[OH]減小,可由Kw、[H+]求出[OH],此濕度下Kw值為2×107 ×2×107= 4×114

[OH]==8×109mol/L

由水電離的[H+]=[OH]=8×1011mol/L

該濕度下Ph= -lg×107= 7?lg2<7.

 

例3.常溫下某溶液中,由水電離出的[H+]為1×1012mol/L,該溶液中一定能大量共存的離子組是(    )

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

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

解析   常溫、由水電離出的[H+]=×1011mol/L<1×107mol/L說明水的電離受到抑制。此溶液可能是pH=1酸溶液,也可能為pH=13的堿溶液,選項B、D中的S2、CO32、SO32不能存在于強酸性溶液中,C中的Fe2+、Mg2+、D中的NH42+、D中的NH4+與OH均不能大量存共存,故本題答案A。

例4.在圖(1)所示的裝置中,燒杯中盛放的是Ba(OH)2溶液,當從滴定管中逐漸加入某種溶液(A)時,溶液的導電性的變化趨勢如圖(2)所示。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              圖1                              圖2

該根據(jù)離子反應的特點分析:A溶液中含有的溶質(zhì)可能是_________或__________(至少寫出兩種),并寫出相應的離子反應的離子方程式:

________________________________、____________________________

解析:從圖2可分析知,隨著A的加入溶液導電能力迅速降低,說明A必定能與Ba(OH)2發(fā)生反應,使溶液中離子濃度變得極小,故不僅與Ba2+反應轉(zhuǎn)化為沉淀,還要與OH反應生成水或其它弱電解質(zhì),當反應完全后,過量A的加入,導電能力又顯著上升,說明A應為強電解質(zhì),故A可能是H2SO4或CuSO4或MgSO4或(NH4)2SO4等。

離子方程式:2H++SO42+Ba2++2OH=BaSO4↓+2H2O

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

想一想:A可否為Na2SO4或H2CO3溶液?為什么?

 

4.實戰(zhàn)演練

試題詳情

考點30合成氨條件的選擇

1.復習重點

1.如何應用化學反應速率和化學平衡原理,選擇合成氨的適宜條件。  

2.了解應用化學原理選擇化工生產(chǎn)條件的思路和方法。

2.難點聚焦

1.合成氨條件的選擇

工業(yè)上用N2和H2合成氨:

    N2+3H2       2NH3+Q

  從反應速率和化學平衡兩方面看,選擇什么樣的操作條件才有利于提高生產(chǎn)效率降低成本呢?

    從速率看,溫度高、壓強大(即N2、H2濃度大)都會提高反應速率;

    從化學平衡看,溫度低、壓強大都有利于提高N2和H2的轉(zhuǎn)化率。

    可見,壓強增大,從反應速率和化學平衡看都是有利于合成氨的。但從生產(chǎn)實際考慮,壓強越大,需要的動力越大,對材料的強度和設備的制造要求越高,將使成本增大。故一般合成氨廠采用的壓強是20~50MPa帕斯卡。

溫度升高,有利于反應速率但不利于N2H2的轉(zhuǎn)化率。

如何在較低的溫度下保持較大轉(zhuǎn)化率的情況下,盡可能加快反應速率呢?選用合適的催化劑能達到這個目的。那么,較低的溫度是低到什么限度呢?不能低于所用催化劑的活性溫度。目前使用的催化劑是以鐵為主體的多成分催化劑――又稱鐵觸媒。其活性溫度為450℃~550℃,即溫度應在450~550℃為宜。將來如制出活性溫度更低、活性也很在的新型催化劑時,合成氨使用的溫度當然比現(xiàn)在要低,轉(zhuǎn)化率就能更高了。

選擇適宜的條件:根據(jù)N2+3H2          2NH3+Q這一反應的特點,運用化學反應速

率和化學平衡的理論來選擇適宜條件。該反應為可逆、體積減小、正反應為放熱等特點。

(1)適宜的壓強:為何強調(diào)適宜?壓強越大、有利于NH3的合成,但太大,所需動力大,材料強度高,設備制造要求高,成本提高,選擇2×107~5×107Pa壓強。

思考:工業(yè)上生產(chǎn)H2SO4:2SO2(g)+O2(g)    2SO3(g)為何不采用加壓方法?(因為在常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率已達91%,不需要再加壓)

(2)適宜的溫度:溫度越低越有利于NH3的合成,為何還要選擇5000C高溫?因為溫度越低,反應速率越小,達平衡時間長,單位時間產(chǎn)量低,另外5000C時,催化劑活性最大。

(3)使用催化劑

(4)及時分離出NH3,并不斷補充N2和H2(N2要過量,提高成本較高的H2轉(zhuǎn)化率)

 

小結(jié):合成氨的適宜條件:

     壓強:20~50MPa帕斯卡

     溫度:500℃左右

 催化劑:鐵觸媒

 

2.合成氨工業(yè)簡述

蒸發(fā)

壓縮

物理方法: 空氣      液態(tài)空氣          N2

(去CO2

燃燒

H2O

②制H2

(去CO2

催化劑

 赤熱炭

 

催化劑

  

  

 

注意:制得的N2、H2需要凈化,清除雜質(zhì),以防止催化劑“中毒”。

2.合成氨反應的特點

    化學反應:N2+3H2 2NH;  △H=-92.4KJ/mol

  (1)可逆反應; (2)正反應是放熱反應; (3)正反應是氣體體積縮小的反應。

3.工業(yè)合成氨適宜條件的選擇

在實際生產(chǎn)中,需要考慮反應速率、化學平衡、原料選擇、產(chǎn)量和設備等多方面情況,以確定最佳的生產(chǎn)條件。

4. 圖示合成氨的原理

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.例題精講

例1 下列說法,能夠用勒沙特列原理來解釋的是(    )

A.     加入催化劑可以提高單位時間氨的產(chǎn)量

B.      高壓有利于氨的合成反應

   C.  500℃高溫比室溫更有利于合成氨的反應

   D.  恒溫恒容下,在合成氨平衡體系中充入He,使壓強增大,則平衡正向移動,NH3增多

[解析]

 A. 加入催化劑只能加快反應速率,縮短到達平衡的時間,提高“單位時間”的產(chǎn)量,不能使化學平衡發(fā)生移動。注意:催化劑能相同倍數(shù)地改變正、逆反應速率,故而不改變化學平衡狀態(tài)。

B. 合成氨是一個氣體體積減小的反應,所以增大壓強,使平衡正方向移動,有利于合成氨,符合勒沙特列原理。

C. 因為合成氨是一個放熱反應,所以從化學平衡移動角度分析,應采用較低溫度。500℃高溫較室溫不利于平衡向合成氨方向移動。采用500℃既考慮到溫度對速率的影響,更主要的是500℃左右催化劑活性最大。

D. 恒溫恒容下充He,惰性氣體He不與N2、H2、NH3反應。雖總壓強增大了,實際上平衡體系各成分濃度不變(即分壓不變)所以平衡不移動,NH3的產(chǎn)量不變。

[答案] B

[點評]

 勒沙特列原理是說改變影響平衡的一個條件,平衡就向能夠減弱這種改變的方法移動。不要混淆影響速率的條件和影響平衡的條件。

例2:合成氨工業(yè)中,原料氣(N2,H2及少量的CO,NH3的混合氣)在進入合成塔前常用乙酸二氨合銅(Ⅰ)溶液來吸收原料氣中CO,其反應為:

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

(1)必須除去原料氣中CO的原因是什么?

(2)吸收CO的生產(chǎn)適宜條件是什么?

(3)吸收CO后的乙酸銅氨液經(jīng)過適當處理后又可再生,恢復其吸收CO的能力以供循環(huán)使用,再生的適宜條件是什么?

[解析]

合成氨工業(yè)中要使用催化劑,某些物質(zhì)會使催化劑的活性降低甚至消失,從而發(fā)生催化劑中毒。故必須除去原料氣中CO。根據(jù)吸收原料氣中CO的反應方程式:

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

可知,加壓和采取較低的溫度可使平衡向正反應方向移動,有利于CO的吸收。要使吸收CO后的乙酸銅氨液經(jīng)過適當處理后又可再生,恢復其吸收CO的能力以供循環(huán)使用,只要使平衡向逆反應方向移動即可。

答案:(1)防止催化劑中毒;(2)低溫、高壓;(3)高溫、低壓。

[點評] 在實際工業(yè)生產(chǎn)過程中,適宜生產(chǎn)條件的選擇需要考慮反應速率、化學平衡、原料選擇、產(chǎn)量和設備等多方面因素。

例3溫度、催化劑不變,向某一固定體積的密閉容器內(nèi)按下列各組物質(zhì)的量加入H2、N2、NH3,反應達平衡時;氨氣濃度最大的一組是(   )

 

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.根據(jù)反應“一邊倒”換算.
     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,符合題意的是B.

[解答] B

[小結(jié)] 可逆反應,在條件相同時(等溫等容),若達到等同平衡,其初始狀態(tài)必須能互變,從極限角度看,就是各物質(zhì)的物質(zhì)的量要相當.因此可以采用一邊倒的原則來處理以下問題:
    (1)化學平衡等同條件(等溫等容)
         aA(g)+bB(g)    cC(g)
    ①始  a      b        0   平衡態(tài)Ⅰ
    ②始  0      0        c   平衡態(tài)Ⅱ
    ③始  x      y        z   平衡態(tài)Ⅲ
    為了使平衡Ⅲ =Ⅱ=Ⅰ
    根據(jù)“一邊倒”原則,即可得
    x+z=a            =1
    y+z=b            =1

例4合成氨工廠常通過測定反應前后混合氣體的密度來確定氮的轉(zhuǎn)化率。某工廠測得合成塔中N2、H2混合氣體的密度為0.5536g/L(標準狀況),從合成塔中出來的混合氣體在相同條件下密度為0.693g/L(標準狀況)。求該合成氨廠N2的轉(zhuǎn)化率。

[解析]

由于題目中沒有告訴起始物質(zhì)的量,也沒有說明N2、H2是按化學方程式中物質(zhì)的計量數(shù)投放物料,因此部分學生就假設N2為1molH2為3mol,進行解題,依據(jù)是不足的。故本題解答時只能設反應前混合氣體中氮氣的物質(zhì)的量分數(shù)為x,氫氣物質(zhì)的量分數(shù)為(1-x),依題意得:

28x+2(1-x)=0.5536×22.4

設起始有氮氣2mol,氫氣為3mol,氮氣轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為y,

N2  +  3H2    2NH3

起始物質(zhì)的量    2mol    3mol       0mol

轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量    ymol    3ymol      2ymol

平衡物質(zhì)的量     2-ymol    3-3ymol     2ymol

n總=(2-y)mol+(3-3y)mol+2ymol=(5-2y)mol

根據(jù)反應前后氣體質(zhì)量守恒可知

解得  y=0.5mol

[答案]25%

[點評]

本題是一道化學平衡綜合計算題,考查學生綜合計算的解題能力。正確的計算方法應是先由兩種混合氣體的密度,分別計算出反應前后兩種混合氣體的平均式量,由氫氨混合氣的平均式量求出反應氣體中氫氣、氮氣的體積比,再按合成氨化學反應中有關起始,轉(zhuǎn)化、平衡物質(zhì)的量的關系及平衡時混合氣體的平均式量,從而求出氮氣的轉(zhuǎn)化率。

 

 

 

 

 

 

 

4.實戰(zhàn)演練

試題詳情

考點3   化學反應中的能量變化

1. 復習重點

了解化學反應中的能量變化

了解放熱反應吸熱反應

理解反應熱燃燒熱中和熱及書寫熱反應方程式

2.難點聚焦

試題詳情

考點2離子反應方程式與離子共存

1. 復習重點

(1)增加限制條件,如強酸性、無色透明、堿性、pH=1、甲基橙呈紅色、發(fā)生氧化還原反應等。

(2)定性中有定量,如“由水電離出的H+或OH-濃度為1×10-10mol/L的溶液中,……”。

2.難點聚焦

   (一)、由于發(fā)生復分解反應,離子不能大量共存。

1、有氣體產(chǎn)生。如CO32-、HCO3-、S2-、HS-、SO32-、HSO3-等易揮發(fā)的弱酸的酸根與H+不能大量共存,主要是由于發(fā)生CO32-+2H+=CO2↑+H2O、HS-+H+=H2S↑等。

2、有沉淀生成。如Ba2+、Ca2+、Mg2+等不能與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+等不能與OH-大量共存是因為Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓,F(xiàn)e3++3OH-=Fe(OH)3↓等;SiO32-、AlO2- 、S2O32-等不能與H+大量共存是因為SiO32-+2H+=H2 SiO3↓、AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓、S2O32-+2H=S↓+SO2↑+H2O

3、有弱電解質(zhì)生成。如OH-、ClO-、F-、CH3COO-、HCOO-、PO43-、HPO42-、H2PO4-等與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+不能與OH-大量共存是因為HCO3-+OH-=CO32-+H2O、HPO42-+OH-=PO43-+H2O、NH4++OH-=NH3?H2O等。

4、一些容易發(fā)生水解的離子,在溶液中的存在是有條件的。如:AlO2-、S2-、HS-、CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3- 、ClO-、F-、CH3COO-、HCOO-、PO43- 、SiO32-、C6H5O-等必須在堿性條件下才能在溶液中大量存在;Mg2+、Al3+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、NH4+等必須在酸性條件下才能在溶液中大量存在! 

(二)、由于發(fā)生氧化還原反應,離子不能大量共存

 。、一般情況下,具有較強還原性的離子不能與具有較強氧化性的離子大量共存。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↓。

 。、在酸性或堿性的介質(zhì)中由于發(fā)生氧化還原反應而不能大量共存。如NO3-和I-在中性或堿性溶液中可以共存,但在有大量H+存在情況下不能共存;SO32- 、S2O32-和S2-在堿性條件下可以共存,但在酸性條件下由于發(fā)生2S2-+SO32-+6H+=3S↓+3H2O、2S2-+S2O32-+6H+=4S↓+3H2O不能共存。ClO-與S2-不論是在酸性條件下還是在堿性條件下都不能大量共存。

  (三)、由于形成絡合離子,離子不能大量共存

  中學化學中還應注意有少數(shù)離子可形成絡合離子而不能大量共存的情況。如Fe3+和SCN-、C6H5O-,由于Fe3++SCN- [Fe(SCN)]2+等絡合反應的發(fā)生而不能大量共存。

(四)、能水解的陽離子與能水解的陰離子一般不能同時存在在同一溶液中,即離子間能發(fā)生“雙水解”反應。例如:Al3和HCO3-,Al3和CO32-,Al3和S2-,Al3和HS,Al3和AlO2-,Al3和C6H5O-,F(xiàn)e3+和AlO2-,F(xiàn)e3+和HCO3-,F(xiàn)e3+和CO32-,NH4+和AlO2-等。如3AlO2-+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓等。特別注意:NH4+和CO32-、NH4+和HCO3-、NH4+和CH3COO-在同一溶液中能大量共存。

注意事項:1.首先必須從化學基本概念和基本理論出發(fā),搞清楚離子反應的規(guī)律和“離子共存”的條件。在中學化學中要求掌握的離子反應規(guī)律主要是離子間發(fā)生復分解反應和離子間發(fā)生氧化還原反應,以及在一定條件下一些微粒(離子、分子)可形成絡合離子等。“離子共存”的條件是根據(jù)上述三個方面統(tǒng)籌考慮、比較、歸納整理而得出的。因此解決“離子共存”問題可從離子間的反應規(guī)律入手,逐條梳理。

2.審題時應注意題中給出的附加條件,如:

①酸性溶液(H)、堿性溶液(OH)、能在加入鋁粉后放出可燃性氣體的溶液、由水電離出的H+或OH-濃度為1×10-10mol/L的溶液等。

②有色離子:MnO4,F(xiàn)e3,F(xiàn)e2+,Cu2+,F(xiàn)e(SCN)2+使溶液呈現(xiàn)一定的顏色。

③MnO4、NO3、Cr2O72等在酸性條件下具有強氧化性。

④注意題目要求“一定大量共存”、“可能大量共存”還是“不能大量共存” 等要求。

3.審題時還應特別注意以下幾點:

(1)注意溶液的酸堿性對離子間發(fā)生氧化還原反應的影響。如:Fe2與NO3能共存,但在強酸性條件下發(fā)生3Fe2+NO3+4H=3Fe3+ + NO↑+2H2O而不能大量共存;I與NO3能共存,但在強酸性條件下不能大量共存;MnO4 與Cl在強酸性條件下也不能大量共存;S2與SO32在堿性條件下可共存,但在酸性條件下不能大量共存。

(2) 弱酸的酸式根離子(如HCO3-、HSO3-、HS-、HPO42-、H2PO4-)既不能與H大量共存也不能與OH大量共存。如:HCO3+OH=CO32+H2O (HCO3遇堿時進一步電離)

HCO3+H=CO2↑+H2O。

(3) 注意挖掘題目中隱含的信息,排除干擾信息,克服非智力因素失分。

離子方程式的書寫正誤是歷年高考必出的試題,考查離子方程式的目的主要是了解考生使用化學用語的準確程度和熟練程度,具有一定的綜合性。從命題的內(nèi)容看,存在著三種特點:

⑴所考查的化學反應均為中學化學教材中的基本反應,錯因大都屬于化學式能否拆分、處理不當、電荷未配平、產(chǎn)物不合理和漏掉部分反應等。

(2)所涉及的化學反應類型以復分解反應、溶液中的氧化還原反應為主。

⑶一些重要的離子反應方程式,在歷年考卷中多次重復。

4. 離子方程式正誤判斷規(guī)律(八“看”)

⑴看離子反應是否符合客觀事實,不可主觀臆造產(chǎn)物及反應。

⑵看“=”“ㄐ”“↑”“↓”等是否正確。

⑶看表示各物質(zhì)的化學式是否正確。如HCO3-不能寫成CO32-+H+

⑷看是否漏掉離子反應。

⑸看電荷是否守衡。

⑹看反應物或產(chǎn)物的配比是否正確。

⑺看是否符合題設條件及要求。

⑻看物料是否守衡。

3. 例題精講

 [例1]下列各組中的離子,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組中:Ag+Cl=AgCl↓     B組中,Ba2+CO32=BaCO3

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

E組中,各種離子能在溶液中大量共存。

F組中,NH4與OH能生成難電離的弱電解質(zhì)NH3?H2O,甚至有氣體逸出。NH4+OH=NH3?H2O或NH4+OH=NH3↑+H2O

答案:E

[例2]在pH=1的無色透明溶液中,不能大量共存的離子組是:

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

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

解析:題目給出兩個重要條件:pH=1(即酸性)和無色透明,并要求找出不能大量共存的離子組。選項A中Ag與I不能共存,生成黃色的AgI不溶于HNO3(H和NO3),Al3、NO3、H都為無色,符合題意。選項B、D中的各離子雖都是無色的,但能共存于酸性溶液中,不符合題意。選項C中各離子能夠共存,且為無色,但S2與H不能大量共存,所以C也符合題意!  

答案:A、C

[例3]下列各組離子,在強堿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具有強氧化性,S2具有還原性,發(fā)生氧化還原反應   

答案:B

[例4]下列各組離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:通常組合選擇題需對題干及各項逐一分析,選出符合題意的組合,然后與各選項比較得出結(jié)論。但本題可用排除法,先判斷出組合(1)由于次氯酸是弱酸,故ClO與H不能大量共存,發(fā)生反應:H+ClO=HClO,次氯酸有較強的氧化性以及硝酸(NO3、H)都能與I(具有還原性)發(fā)生氧化還原反應,因此該組不合題意,凡是含(1)的選項即A和D都不正確,可以排除。(2)中因發(fā)生:NH4+OH=NH3?H2O,HCO3+OH=CO32+H2O而不能大量共存,由此排除C,正確答案為B。其中(3)和(4)這兩組離子在水溶液中能大量共存。本題涉及的組合(5)也不能大量共存,因為發(fā)生:H+AlO2+H2O=Al(OH)3↓,H+HSO3=SO2↑+H2O而不能大量共存。組合(6)中因Ca2+CO32=CaCO3↓析出沉淀而不能大量共存。

  答案:B

[例5]下列各組離子,能夠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:解本題的關鍵在于熟悉離子反應、鹽類水解、氧化還原反應的規(guī)律以及某些特殊離子的存在條件是否由于其它離子的存在而遭破壞。下列各組離子,因為發(fā)生下列反應不能大量共存。

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

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

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

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

答案:F

[例6]下列離子方程式正確的是

A.AlCl3溶液中加入過量氨水: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中不論CO2多少,均得HCO3-;C中應先氧化Fe2+。

答案:A、D

[例7]下列離子方程式正確的是

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.碳酸鈉與醋酸溶液反應:CO32-+2CH3COOH=CO2↑+2CH3COO- +H2O

C.將1~2mL氯化鐵飽和溶液加入到20 mL沸水中:

Fe3++3H2OFe(OH)3(膠體)+3H+

D.氫氧化鐵與氫碘酸中和:Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O

解析:A應為H++SO42-+Ba2++OH-=BaSO4↓+H2O; D中氫碘酸有還原性,要還原

+3價的鐵:2Fe(OH)3+6H++2I-=2Fe2++I2+6H2O

答案:B、C

[例8]下列離子方程式正確的是

A.等物質(zhì)的量濃度的Ba(OH)2溶液與明礬溶液以體積比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固體  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價的鐵:3Fe(OH)2+10H++NO3=3Fe3++NO↑+8H2O;

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

答案:A

[例9]下列離子方程式的書寫正確的是

A.FeS固體與稀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氣體

Ca2+2ClO+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO

D.等濃度等體積的Ca(H2PO4)2溶液與NaOH溶液混合

Ca2+H2PO4+OH=CaHPO4↓+H2O

解析:A中硝酸有氧化性,要氧化+2價的鐵和-2價的硫;B應為NH4+H+SO42+Ba2+2OH=BaSO4↓+NH3?H2O+H2O; C中CO2足量應生成HCO3。

答案:D

[例10]下列離子方程式書寫正確的是

A.將少量SO2氣體通入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溶液中滴入過量的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少僅氧化Fe2+

答案:B、C

 

4.實戰(zhàn)演練

試題詳情

考點29影響化學平衡的條件

1.復習重點

1.濃度,壓強和溫度等條件對化學平衡的影響.

2.平衡移動原理的應用.

2.難點聚焦

我們研究化學平衡的目的,不是要保持一個化學平衡不變.而是要研究如何利用外界條件的改變,去破壞化學平衡.使之向我們所希望的方向轉(zhuǎn)變,去建立新的化學平衡.

化學平衡的移動:

可逆反應中,舊化學平衡的破壞,新化學平衡的建立的過程就叫做化學平衡的移動.

(一)     濃度對化學平衡的影響:

做實驗:2-3實驗證明:

加入FeCl3或KSCN溶液后,試管中的紅色加深了。

說明生成物的濃度增大了。

說明化學平衡向正反應的方向移動了。

無數(shù)實驗證明:

 增大任何一種反應物的濃度,都可以使化學平衡向正反應方向移動。

增大任何一種生成物的濃度,都可以使化學平衡向反應方向移動。

 

減小任何一種反應物的濃度,都可以使化學平衡向逆反應方向移動。

減小任何一種生成物的濃度,都可以使化學平衡向反應方向移動。

 

(二)     壓強對化學平衡的影響:

處于平衡狀態(tài)的反應混合物里,無論是反應物,還是生成物,只要有氣態(tài)物質(zhì)存在,壓強的改變,就有可能使化學平衡移動。

如:

反應中,1體積氮氣和3體積的氫氣反應,生成了2體積的氨氣。反應后,氣體總體積減少了!

參見表2-3數(shù)據(jù)。

可知,對這種氣體總體積減少的反應,增大壓強,平衡向正反應方向移動。即:增大壓強,平衡向體積縮小的方向移動;減小壓強,平衡向體積增大的方向移動。

氣體總體積不變化,改變壓強,化學平衡不移動!

如:

反應前后,氣體物質(zhì)總體積不變。

改變壓強,平衡不移動!

 

(三)     溫度對化學平衡的影響:

在吸熱或放熱的可逆反應中,反應混合物達平衡后,改變溫度,也會使化學平衡移動.

在可逆反應中,正反應如果放熱,則,逆反應必定吸熱!反之亦然.

做實驗2-4

由實驗可知:

   升高溫度,(混合氣體顏色加深,)平衡向吸熱反應的方向移動.

   降低溫度,(混合氣體顏色變淺,)平衡向放熱反應的方向移動

(四)     催化劑對化學平衡的影響:

催化劑能同等程度的增加正反應速率和逆反應速率,即,催化劑不能改變達到化學平衡狀態(tài)的反應混合物的組成.即:催化劑不能使化學平衡移動!但催化劑可以改變達到化學平衡所需要的時間.

 

(五)     平衡移動原理:

即:勒夏特列原理:

  如果改變影響平衡的一個條件,平衡就像削弱這種改變的方向移動.

 

3.例題精講

化學平衡圖像題的解法探討

例1.可逆反應mA(固)+nB(氣) eC(氣)+fD(氣)反應過程中,當其他條件不變時,C的體積分數(shù)j(C)在不同溫度(T)和不同壓強(P)的條件下隨時間(t)的變化關系如圖所示。下列敘述正確的是                                      (   )

A.達到平衡后,若使用催化劑,C的體積分數(shù)將增大

B.當平衡后,若溫度升高,化學平衡向逆反應方向移動

C.化學方程式中,n>e+f

D.達到平衡后,增加A的質(zhì)量有利于化學平衡向正反應方向移動

[解析] 從(1)圖中應先判斷出T1與T2溫度的大小關系。在其他條件不變時,溫度升高,反應速率變大,達到平衡時間越短。由此可知,T2>T1。從圖(1)分析可知溫度較高時j(C)變小,說明升高溫度時,平衡向逆反應方向移動,所以該正反應是放熱反應。B選項是正確的。

從(2)圖中,應先判斷出P1與P2大小關系。在其他條件不變情況下,壓強越大,達到平衡的時間就越短,由此可知P2>P1。從圖中可知,壓強增大時j(C)變小,說明增大壓強平衡向逆反應方向移動,逆反應方向是氣體體積減小方向,即n<e+f,C項錯誤。

由于使用催化劑,并不影響化學平衡的移動,A項錯誤。

在化學平衡中,增大或減小固體物質(zhì)的質(zhì)量不影響化學平衡的移動。因此D項錯誤。

[答案]B

[點評] 解答這類圖象題時,必須要抓住縱坐標(變量)即C的體積分數(shù)與外界條件變化的關系,分析得出相應正確的結(jié)論。

例2.已知某可逆反應mA(g)+nB(g)pC(g)在密閉容器中進行,右圖表示在不同反應時間t時,溫度T和壓強P與反應物B在混合氣體中的體積分數(shù)B%的關系曲線,由曲線分析,下列判斷正確的是                              (    )             

    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] 本題考查根據(jù)溫度、壓強變化對化學平衡移動的影響來判斷化學方程式的特點。分析圖象,可以分兩個層次考慮:(如圖將三條曲線分別標為①、②、③)。從①、②曲線可知,當壓強相同(為P2)時,②先達平衡,說明T1>T2 ;又因為T2低,B%大,即降低溫度,平衡逆向移動,說明逆向放熱,正向吸熱。從②、③曲線可知,當溫度相同(為T1)時,②先達平衡,說明P2>P1 ;又因為P2大,B%大,即增大壓強,平衡逆向移動,說明逆方向為氣體體積減小的方向,m+n<P。 綜合以上分析結(jié)果:T1>T2, P1<P2,m+n<P,正反應為吸熱反應。

[答案]  D

[點評] 識別此題的圖像,要從兩點入手,其一,斜線的斜率大小與反應速率大小關聯(lián),由此可判斷溫度、壓強的高低;其二,水平線的高低與B%大小相關聯(lián),由此可分析出平衡向那個方向移動。

例3 .在一定溫度下,容器內(nèi)某一反應中M、N的物質(zhì)的量隨反應時間變化的曲線如圖,下列表述中正確的是?                                        (    )

A.反應的化學方程式為:2MN?   B.t2時,正逆反應速率相等,達到平衡?

C.t3時,正反應速率大于逆反應速率?   D.t1時,N的濃度是M濃度的2倍?

[解析]本題以化學反應速率與化學平衡為素材,考核觀察圖象及其信息加工的能力。從圖象可知,t1時,N的物質(zhì)的量是6mol,M的物質(zhì)的量是3mol,故N的濃度是M濃度的2倍是正確的;同時也可得出反應的化學方程式為:2NM;t2時,正逆反應速率雖然相等,但尚未達到平衡,因為此時M、N的物質(zhì)的量還在增大與減少,t3時M、N的物質(zhì)的量保持不變,說明已達平衡狀態(tài),則正反應速率等于逆反應速率。?

[答案]  D?

[點評] 主要考查化學反應速率、化學平衡等知識,已經(jīng)抽象到?jīng)]有具體的元素符號,并且以看圖設置情境設問,因此對觀察能力作了重點考查,思維能力要求也較高。圖的橫坐標是時間,繪出了t1、t2、t33個時刻?v坐標既不是速率,也不是濃度,而是物質(zhì)的量。仔細審視各時間段中物質(zhì)的量的變化。

例4.反應 2X(氣)+ Y(氣)2Z(氣)+熱量,在不同溫度(T1和T2)及壓強(p1和p2)下,產(chǎn)物Z的物質(zhì)的量(n2)與反應時間(t)的關系如右圖所示。下述判正確的是                               (    )                      

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

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

 [解析] 首先分析反應:這是一個氣體的總物質(zhì)的量減。w積減。⒎艧岬目赡娣磻,低溫、高壓對反應有利,達平衡時產(chǎn)物Z的物質(zhì)的量n2大,平衡點高,即圖示曲線T2、p1。再對比圖示曲線T2、p2,溫度相同,壓強不同,平衡時n2不同(pl時的n2>P2時的n2),由此分析p1>p2,再從反應速率驗證,T2、P1的曲線達平衡前斜率大(曲線陡)先到達平衡,也說明壓強是 p1>p2(增大反應壓強可以增大反應速率)。然后比較曲線T2、p2與T1、p2,此時壓強相同,溫度不同,溫度低的達平衡時n2大,平衡點高(曲線T2、p2),由此判斷溫度T1>T2;再由這兩條曲線達平衡前的斜率比較,也是T1、p2的斜率大于T2、p2,T1、p2先到達平衡,反應速率大,也證明T1>T2。由此分析得出正確的判斷是T1>T2,p1>p2,選項C的結(jié)論正確。

[答案]  C

[方法點撥]

化學平衡圖象問題的識別分析方法

化學平衡圖象問題的識別無外乎是看坐標、找變量、想方程、識圖象四個方面,即準確認識橫、縱坐標的含義,根據(jù)圖象中的點(起點、終點、轉(zhuǎn)折點)、線(所在位置的上下、左右、升降、彎曲)特征,結(jié)合題目中給定的化學方程式和數(shù)據(jù),應用概念、規(guī)律進行推理判斷.但識圖是關鍵,筆者認為應以橫坐標的不同含義把圖象分為兩大類:①時間(t)類,②壓強(p)或溫度(T)類.這兩類的特征分別如下.

(一)、時間(t)類

1.圖象中總有一個轉(zhuǎn)折點,這個點所對應的時間為達到平衡所需時間,時間的長短可確定化學反應速率的大小,結(jié)合濃度、溫度、壓強對化學反應速率的影響規(guī)律,可確定濃度的大小,溫度的高低和壓強的大。

2.圖象中總有一段或幾段平行于橫軸的直線,直線上的點表示可逆反應處于平衡狀態(tài).

3.這幾段直線的相對位置可確定化學平衡移動的方向.固定其它條件不變,若因溫度升降引起的平衡移動,就可確定可逆反應中是Q>0還是Q<0;若因壓強增減引起的平衡移動,就可確定氣態(tài)物質(zhì)在可逆反應中,反應物的系數(shù)和與生成物的系數(shù)和之間的相對大。

(二)、壓強(p)或溫度(T)類

1.圖象均為曲線.

2.曲線上的點表示可逆反應在相應壓強或溫度下處于平衡狀態(tài);而不在曲線上的點表示可逆反應在相應壓強或溫度下未達到平衡狀態(tài),但能自發(fā)進行至平衡狀態(tài).

3.曲線的相對位置、變化趨勢決定了化學平衡移動的方向.固定其它條件不變,若溫度變化引起的平衡移動,即可確定可逆反應中是Q>0還是Q<0;若因壓強改變引起的平衡移動,即可確定氣態(tài)物質(zhì)在可逆反應中反應物的系數(shù)和與生成物的系數(shù)和之間的相對大小

等效平衡的探討

1、定溫、定容條件下的等效平衡 
例5:在一個固定容積的密閉容器中加入2molA和1molB,發(fā)生反應2A(g)+B(g)ㄐ3C(g)+D(g),達到平衡時,C的濃度為wmol/L。若維持容器的容積和溫度不變,按下列情況配比為開始濃度,達到平衡后C的濃度仍為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]

這是一道關于等效平衡的題,常用極端假設法分析。將“3molC+1molD”轉(zhuǎn)化為“2molA+1molB”將.5molC+0.5molD”轉(zhuǎn)化為“1molA+0.5molB”。則B組起始狀態(tài)相當于4molA+2molB”,C組起始狀態(tài)相當于“2molA+2molB”,E組起始狀態(tài)相當于“2molA+1molB”。顯然,A、B、C組的起始量與“2molA+1molB” 的起始量不同,均不能達到與其相同的平衡狀態(tài),而D、E組的起始量與“2molA+1molB” 的起始量相同,能達到與其相同的平衡狀態(tài)。故正確答案為D、E。

答案:D  E 

例6.在一定溫度下,把2mol SO2和1molO2通入一個一定容積的密閉容器里,發(fā)生反應2SO2+O2 2SO3,當此反應進行到一定程度時,就處于化學平衡狀態(tài)。若該容器中維持溫度不變,令a、b、c分別代表初始時SO2、O2和SO3的物質(zhì)的量。如果a、b、c取不同的數(shù)值,它們必須滿足一定的相互關系,才能保證達到平衡時,反應混合物中三種氣體的體積分數(shù)仍跟上述平衡時完全相同。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/p>

(1)若a=0,b=0,則c=____。

(2)若a=0.5mol,則b=____,c=____。

(3)a、b、c取值必須滿足的一般條件是(請用兩個方程式表示,其中一個只含a和c,另一個只含b和c)____。

 [解析] 對于本題來說,要達到同一平衡狀態(tài),其外界條件相同,就是同溫、同壓時有關物質(zhì)的物質(zhì)的量要符合如下關系:

(1)若反應從正反應開始,必須是2molSO2,1molO2;

(2)若反應是從逆反應開始,必須是2molSO3;

(3)若反應是從正、逆反應兩個方向開始,則把SO3看作是由SO2和O2轉(zhuǎn)化而來的,把SO3的起始的量全部轉(zhuǎn)化為SO2和O2,然后這部分物質(zhì)的量再分別加上原有的SO2和O2的量,看看是否能達到2molSO2和1molO2;或使SO2、O2的起始的量全部轉(zhuǎn)化為SO3,然后這部分物質(zhì)的量再加上原有的SO3的量,看看是否能達到2molSO3。

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

 

2、定溫、定壓條件下的等效平衡 

例7.在恒溫恒壓條件下,向可變的密閉容器中充入3LA和2LB發(fā)生如下反應3A(g)+2B(g)xC(g)+yD(g),達到平衡時C的體積分數(shù)為m%。若維持溫度不變,將0.6LA、0.4LB、4LC、0.8LD作為起始物質(zhì)充入密閉容器中,達到平衡時C的體積分數(shù)仍為m%。則x、y的值分別為(  。

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:

該反應起始反應物的量比0.6:0.4=3:2符合化學方程式中反應物的系數(shù)比,若4LC、0.8LD恰好完全轉(zhuǎn)化成A、B時,必須x:y=5:1,但此時x+y≠2+3,故在恒溫恒壓條件下,符合x:y=5:1的所有x、y的值不符合題意。若4LC、0.8LD不能恰好完全轉(zhuǎn)化成A、B時,則不能達到與開始時等效的平衡狀態(tài)。當x=5、y=1時,用極端假設法“4LC、0.8LD”可轉(zhuǎn)化為“2.4LA、1.6LB”,反應物的起始量相當于“3LA、2LB”,與原起始量相同,能達到與開始時相同的平衡狀態(tài),故正確答案為C!

3、定溫、不定壓、不定容條件下的等效平衡  

例8.在一定溫度下,將2molHI氣體充入一容積可變的密閉容器中發(fā)生反應

HI(g) H2(g)+I2(g),反應達平衡后,H2的體積分數(shù)為m%。若其他條件不變,容器的容積變?yōu)樵瓉淼囊话?平衡時H2的體積分數(shù)為????!

解析:容器的容積變?yōu)樵瓉淼囊话?體系的壓強變?yōu)樵瓉淼?倍,由于反應前后氣體體積不變,所以平衡不移動,H2的體積分數(shù)仍為m%,各物質(zhì)的濃度均為原來的2倍,反應速率加快。

答案:H2的體積分數(shù)為m% 

 [ 方法提示]

1.等效平衡的含義:在一定條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)下,只是起始加入情況不同的同一可逆反應達到平衡后,任何相同組分的分數(shù)(體積、物質(zhì)的量)均相等,這樣的化學平衡互稱為等效平衡。

在等效平衡中,還有一類特殊的平衡,不僅任何相同組分x的分數(shù)(體積、物質(zhì)的量)均相同,而且相同組分的物質(zhì)的量均相同,這類等效平衡又互稱為同一平衡。同一平衡是等效平衡的特例。

如:N2+3H22NH3在下列四個容器A、B、C、D中均處于平衡狀態(tài),各組分物質(zhì)的量分別為如下所示。

B.a(chǎn) 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兩容器T、p相同,則A、B兩平衡互為等效平衡。

若C、D兩容器T、V相同,則C、D兩平衡互為同一平衡。

2.建立等效平衡的條件

1).恒溫恒壓下或恒溫恒容下,對于同一可逆反應,若兩初始狀態(tài)有相同的物料關系,則達到平衡后兩平衡等效且實為同一平衡。

此處的相同是指廣義的相同,即只要通過可逆反應的化學計量數(shù)關系換算成平衡式左右兩邊中某一邊的物質(zhì)的量,若兩者相同則為有相同的物料關系。如:

N2+3H22NH3

則①②③為具有相同的物料關系。

2).在恒溫恒壓下,對于同一可逆反應,若兩初始狀態(tài)具有相當的物料關系,則達到平衡后,兩平衡互為等效平衡。

此處的相當是指按化學計量數(shù)換算成左右兩邊中同一邊物質(zhì)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

則①②③的量相當。

由此可知:化學平衡的建立,僅僅與反應條件有關,而與化學平衡的建立的過程無關,這就是說,對同一個可逆反應,在同樣的條件下,無論反應是從正反應開始,或是從逆反應開始,或是從兩個方向同時開始(即既有反應物轉(zhuǎn)化為生成物,同時也有生成物轉(zhuǎn)化為反應物),最終都能達到完全相同的平衡狀態(tài),也就是平衡體系中各物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)(氣體的體積分數(shù))各保持一定而不變。

   對于一般可逆反應,在定溫、定容條件下,只改變起始加入情況,只要按化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)比換算成方程式左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同,則二平衡等同(也等效)。對于反應前后氣體體積不變的可逆反應,在定溫、定容或定溫、定壓條件下,只改變起始時加入情況,只要按化學方程式中各物質(zhì)計量數(shù)比換算成方程式左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同,則二平衡等效(不一定等同)。

例5. 在一個盛有催化劑容積可變的密閉容器中,保持一定的溫度和壓強,進行以下反應:     N2+3H22NH3           已知加入1 mol N2、4 mol H2時,達到平衡后生成a mol NH3(見表中已知項),在相同溫度和壓強下保持平衡后各組分體積分數(shù)不變,對下列編號②~④的狀態(tài),填寫表中空白。

解析:由題意知②與①的平衡狀態(tài)互為等效平衡,②中平衡時NH3的物質(zhì)的量為①的一半,設①達到平衡的過程如下圖。

設想我們可以用隔板將①中平衡狀態(tài)均分為A、B兩部分,那么A(B)與整體當然處于等效平衡且A(B)中NH3的量為0.5a mol,所以我們可認為A(B)部分為②的平衡態(tài),那么達到B平衡態(tài)的初始狀態(tài)當然也為達到①平衡態(tài)的初始狀態(tài)的一半,即可用下圖表示:

即達到②的平衡的初始的物質(zhì)的量為:

n(N2)=0.5mol、n(H2)=2mol、n(NH3)=0 mol

而經(jīng)過等量互換,當n(NH3)=1mol時,

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

同理知①為③這個整體的2/3,故③達到平衡時n(NH3)=

同理,設始態(tài)NH3為x,平衡時NH3為y,則

得x=2(g-4m) y=(g-3m)a

[點撥]

 這類等效平衡可形象地理解為整體與局部的關系。即在恒溫恒壓下,當兩初始狀態(tài)符合局部與整體的關系時,那么相對應的平衡態(tài)也就符合局部與整體的關系。反之亦然。

4.實戰(zhàn)演練

(一)選擇題

1.對于反應A(s)+2B(g)3C(g);△H>0,C%跟外界條件X、Y的關系如圖所示,下列結(jié)論正確的是                                              (    )                           

    A.Y表示溫度,X表示壓強,且Y3>Y2>Y1

B.Y表示壓強,X表示溫度,且Y3>Y2>Y1

C.X表示壓強,Y表示溫度,且Y1>Y2>Y3

D.X表示溫度,Y表示壓強,且Y1>Y2>Y3

 

2. 在容積固定的密閉容器中存在如下反應:    A(g)+3B(g) 2C(g);  △H<0某研究小組研究了其他條件不變時,改變某一條件對上述反應的影響,并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出下列關系圖:

下列判斷一定錯誤的是                                             (     )                                              

A.圖I研究的是不同催化劑對反應的影響,且乙使用的催化劑效率較高

B.圖I研究的是壓強對反應的影響,且乙的壓強較高

C.圖Ⅱ研究的是溫度對反應的影響,且甲的溫度較高

D.圖Ⅲ研究的是不同催化劑對反應的影響,且甲使用的催化劑效率較高

3.右圖曲線a表示放熱反應X(g)+Y(g)   Z(g)+M(g)+N(s)進行過程中X的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的關系。若要改變起始條件,使反應過程按b曲線進行,可采取的措施是                                                          (      )

      A.升高溫度      B.加大X的投入量

<ins id="qmkgu"><legend id="qmkgu"><font id="qmkgu"></font></legend></ins>

   

 

 

 

 

 

 

4.反應達到平衡時,溫度和壓強對該反應的影響如圖所示,圖中:,x軸表示溫度,y軸表示平衡混合氣中G的體積分數(shù)。有下列判斷:(1)該反應是放熱反應;  (2)該反應是吸熱反應;   3)a>b; (4)a<b;其中正確的是                                                   (     )

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

 

(二)填空題

1.加入0.1mol粉末于50mL的中(密度)在標準狀況下放出的氣體體積與時間的關系如圖所示:

(1)實驗時放出的氣體總體積是      。

(2)反應放出―半氣體所需時間是     

(3)反應放出氣體所需的時間約為      。

(4)A、B、C、D各點批反應速率快慢的順序是      。

(5)解釋上述A、B、C、D快慢的原因是     。

 

 

2.二氧化氮在加熱條件下能夠分解成一氧化氮和氧氣。該反應進行到45秒時,達到平衡(NO2濃度約為0.0125mol/L)。右圖中的曲線表示二氧化氮分解反應在前25秒內(nèi)的反應進程。

(1)請計算前20秒內(nèi)氧氣的平均生成速度:       

(2)若反應延續(xù)至70秒,請在圖中用實線畫出25秒至70秒的反應進程曲線。

(3)若在反應開始時加入催化劑

(其他條件都不變),請在圖上用虛線

畫出加化劑后的反應進程曲線。

3.有mA(g)+nB(g)3C(g)平衡體系,在不同條件下,反應混合物中A、B、C的體積分數(shù)和時間t的關系如圖所示:

(1)若圖A的ab兩條曲線分別表示有無催化劑的情形,曲線               表示有催化劑的情形。

(2)若圖B中cd兩條曲線分別表示不同溫度的情形,則曲線            表示高溫時的情形。

(3)若圖C中e、f表示不同壓強時的情形,則曲線            表示壓強較大時的情形,方程式中A、B兩種物質(zhì)的系數(shù)m、n分別為                        。

4.(1)一定溫度下,容器內(nèi)某一化學反應中M、N

的物質(zhì)的量隨反應時間的變化的曲線如右圖,則此反應的化學方程式為                 ;此反應達到平衡時反應物的轉(zhuǎn)化率        。

(2)在10℃和2×105pa的條件下,反應:aA(g)dD(g)+eE(g)建立平衡后,再逐步增大體系的壓強(溫度維持不變),表中列出不同壓強下反應建立平衡時物質(zhì)D的濃度。(已知反應過程中未出現(xiàn)物態(tài)變化。)

壓強/pa

2×105

4×105

D的濃度(mol/L)

0.7

1.5

則壓強由2×105增大到4×105時,平衡向       方向移動(填“正”或“逆”)。a與(d+e)的關系是:a           (d+e)。(填“大于”、“小于”或“等于”。)

 

試題詳情

考點28化學平衡

1.復習重點

1.       建立化學平衡的觀點.

2.       理解化學平衡的特征.

3.       常識性介紹化學平衡常數(shù).

2.難點聚焦

在化學研究和化工生產(chǎn)中,只考慮化學反應的速率是不夠的.

例如:

這是一個可逆反應!(正反應的生成物,是逆反應的反應物。)

特點:(二同)同一條件下;同時進行。

顯然,可逆反應不能進行到底。(即:反應物不能全部轉(zhuǎn)化為生成物。)

因此,對任一可逆反應來說,都有一個化學反應進行的程度問題。

這就牽涉到化學平衡。

化學平衡主要是研究可逆反應規(guī)律的。

如:可逆反應進行的程度,以及各種條件對反應進行的程度的影響等。

(一)   化學平衡的建立:

當我們把蔗糖不斷的溶入水中,直至蔗糖不能繼續(xù)溶解。

此時,所得溶液為蔗糖的飽和溶液。

在此溶液中,繼續(xù)加入蔗糖,蔗糖不再減少.(溫度等其它條件不變時.)

蔗糖真的不能繼續(xù)溶解了嗎?

我們做一個小實驗:用一塊中間有凹痕的蔗糖,放入蔗糖的飽和溶液中。過一段時間,我們會看到,凹痕不見了。取出蔗糖,小心稱量,質(zhì)量未變!

這是怎么回事呢?

原來,在蔗糖的飽和溶液中,蔗糖并非不再溶解,而是蔗糖溶解的同時,已溶解的蔗糖分子又回到晶體表面。而且,溶解的速率和結(jié)晶的速率相同。

所以,在蔗糖的飽和溶液中,加入蔗糖晶體。晶體的質(zhì)量不會減少,但凹痕卻不見了。

這種狀態(tài),叫溶解-結(jié)晶平衡狀態(tài)。簡稱:溶解平衡狀態(tài)。

顯然,溶解平衡狀態(tài)是動態(tài)平衡狀態(tài)

 

可逆反應的情形又是怎樣呢?

實驗證明:

在一氧化碳和水蒸汽的反應中:

如果溫度不變,反應無論進行多長時間,容器里混合氣體中各種氣體的濃度都不再發(fā)生變化.

正反應,逆反應都在繼續(xù)進行!

只是:

正反應速率==逆反應速率

這種狀態(tài),稱化學平衡狀態(tài).簡稱:化學平衡.

化學平衡是動態(tài)平衡.

當可逆反應達到平衡狀態(tài)時,正反應和逆反應都仍在繼續(xù)進行.只是由于在同一瞬間,正反應生成的CO2和H2,的分子數(shù),和逆反應所消耗的CO2和H2,的分子數(shù)相等!

即: 正反應速率==逆反應速率

反應混合物中,各組份的濃度不變!

化學平衡:

  化學平衡狀態(tài),是指在一定條件下的可逆反應里,正反應和逆反應的速率相等,反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài).

 

(二)   化學平衡常數(shù):

參見表2-1

分析數(shù)據(jù)可知:

1.       在一定溫度下,可逆反應無論從正反應開始,還是從逆反應開始,最后都能達到化學平衡.

2.       達到化學平衡后,反應物的濃度之積,比上生成物的濃度之積,是一個常數(shù).---化學平衡常數(shù).

注意:

1.對同一個化學反應來說,溫度不變,化學平衡常數(shù)不變!(但不一定是1)

2.化學計量數(shù)為濃度的指數(shù).

3.K值越大,反應進行的程度越大.反應物的轉(zhuǎn)化率也越大.反之亦然.

 

 

3.例題精講

例1: H2(g)+ I2(g) 2HI(g)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的標志                      。

    ①c(H2)=c(I2)=c(HI)時

②c(H2):c(I2):c(HI)=1:1:2時

③c(H2)、c(I2)、c(HI)不再隨時間而改變

④單位時間內(nèi)生成nmolH2的同時生成2nmolHI

⑤單位時間內(nèi)生成nmolH2的同時生成nmolI2

⑥反應速率v(H2)=v(I2)=v(HI)

⑦一個H-H鍵斷裂的同時有兩個H-I鍵斷裂

⑧溫度和體積一定時,容器內(nèi)壓強不再變化

⑨溫度和體積一定時,混合氣體的顏色不再變化

⑩溫度和壓強一定時,混合氣體的密度不再變化

⑾條件一定,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化

[解析]

①濃度相等,不能說明已達到平衡狀態(tài);

②濃度之比與平衡狀態(tài)無必然聯(lián)系;

③濃度不變,說明已達平衡。注意不要把濃度不變與①、②兩種情況混淆;

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

⑤“生成nmolH2”、“生成nmolI2”都指逆反應,不能判斷;

⑥無論是vv,用不同物質(zhì)表示時,一定和化學計量數(shù)成正比,與是否達到平衡狀態(tài)無關。

⑦從微觀角度表示v=v,正確;

⑧由于Δν(g) = 0,壓強始終不改變;

⑨顏色不變,說明I2(g)濃度不變,可以判斷;

⑩由于Δν(g) = 0,體積始終不變,且反應混合物總質(zhì)量始終不變,密度不變,不能判斷是否達到平衡。

⑾反應前后氣體的物質(zhì)的量、質(zhì)量均不變,所以平均分子量始終不變,不一定達到平衡狀態(tài)。解答:③④⑦⑨

[點評] 此題從多個角度分析平衡態(tài)或不平衡態(tài)各種相關物理量的變化情況,有助于加深對平衡特點的理解。

[變式] 若反應為:2NO2(g)2N2O4(g)呢?

 

[ 方法提示]

1.  判斷是否達到平衡狀態(tài)式可抓住以下標志:

 

          ①

⑴直接標志  ②各組分的m、n不變(單一量)

    

  ③通過濃度(或百分含量):各組分的濃度(或百分含量)不變

 

 

 

①通過總量:對Δn(g) 0的反應,n(或恒溫恒壓下的V,恒溫恒容下的P)不變;

⑵間接標志   ②通過復合量:()、ρ(),需具體分析關系式中上下兩項的變化。

③其它:如平衡體系顏色等(實際上是有色物質(zhì)濃度)

 

例2   把6molA氣體和5molB氣體混合放入4L密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應:

3A(氣)+B(氣)  2C(氣)+(氣)經(jīng)達到平衡,此時生成C為,測定D的平均反應速率為0.1mol/L•min,下列說法中錯誤的是   (    )

A.x = 2                         B. B的轉(zhuǎn)化率為20%

C. 平衡時A的濃度為0.8mol/L    D. 恒溫達平衡時容器內(nèi)壓強為開始時的85%

[解析]

本題是一道有關化學平衡的基礎計算題,解題的關鍵是弄清各量的含義。

,所以。

 

 

3A(氣)+B(氣) 2C(氣)+2D(氣)

起始量(mol)  6         5          0         0

變化量(mol)  3         1          2         2

平衡量(mol)  3         4          2         2

B的轉(zhuǎn)化率為:

平衡時A的濃度:

,所以

[答案]C、D

例3一定條件下,可逆反應A2(g) + B2(g)  2 C(g)達到平衡時,各物質(zhì)的平衡濃度為:

c(A2)= 0.5mol/L;c(B2)= 0.1mol/L; c(C)= 1.6mol/L。若用a、b、c分別表示A2、B2、C的初始濃度(mol/L),則:

(1)a、b應滿足的關系是                   

(2)a的取值范圍是                          。

 [解析] (1)設轉(zhuǎn)化過程中,A2(g)轉(zhuǎn)化濃度為xmol/L,則B2(g)轉(zhuǎn)化濃度也為xmol/L。平衡濃度: a?x = 0.5   b?x = 0.1 則有:a = b +0.4

   (2)考慮兩種極端情況:①A2、B2為起始物質(zhì);②A2、C為起始物質(zhì)。

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

物質(zhì)的平衡濃度(mol/L)   0.5          0.1           1.6

    ①A2、B2為起始物質(zhì)    0.5+0.8      0.1+0.8       0

    ②A2、C為起始物質(zhì)    0.5-0.1       0            1.6+0.2

故a的取值范圍為0.4≤ b ≤1.3。

[答案] (1)a = b +0.4  (2) 0.4≤ b ≤1.3

 [點評]

本題重點考查可逆反應的特點,由此可得B2的取值范圍為:0<b≤0.9,C的取值范圍為: 0< C ≤1.8。

 

 [ 方法提示]

有關化學平衡的基本計算:

  可逆反應mA+nBpC+qD達到平衡時:

①     用各物質(zhì)表示的反應速率之比等于化學方程式中的化學計量數(shù)之比.

即:vA.∶vB.∶vC.∶vD.=m∶n∶p∶q

 、诟魑镔|(zhì)的變化量(變化濃度)之比等于化學方程式中相應化學計量數(shù)之比

 、鄯磻锏钠胶饬浚ɑ驖舛龋=起始量(或濃度)-消耗量(或濃度)

  生成物的平衡量(或濃度)=起始量(或濃度)+增加量(或濃度)

  

  

  

 、莅⒎拥铝_定律的兩個重要推論

  

 、藁旌蠚怏w平均式量的計算(由A、B、C三種氣體混合)

  其中M(A)、M(B)、M(C)分別表示A、B、C的相對分子質(zhì)量;a%、b%、c%分別表示這3種氣體的體積(或質(zhì)量)分數(shù).

   

例4:某容積可變的密閉容器中放入一定量的A和B的混合氣體,在一定條件下發(fā)生反應:。若維持溫度和壓強不變,當達到平衡時,容器的體積為V,此時氣體C的體積占40%,則下列判斷正確的是         (    )

A. 原混合氣體的體積為1.1V 

B. 原混合氣體的體積為0.9V

C. 反應達到平衡時,氣體A消耗了0.2V

D. 反應達到平衡時,氣體B消耗了0.2V

 [解析] 本題可直接結(jié)合反應方程式和題中給出的條件計算,方程式的特征是反應掉的A的量就是總體積的減少量。可由C直接求出氣體A消耗了0.2V,所以總體積為1.2V,氣體B消耗了0.4V。

[答案] C

[點評] 本題可以改為考查某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率、體積分數(shù)的計算等等。

 

4.實戰(zhàn)演練

 

試題詳情


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