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生活中的化学平衡论文

2023-02-10 03:52 来源:学术参考网 作者:未知

生活中的化学平衡论文

化学平衡理论是中学化学最重要的基础理论之一,是研究可逆反应、弱电解质电离、盐类水解的工具性知识,同时也是各类选拔性考试必考的一个大知识点。因为它能够灵活多变地培养学生的分析能力和逻辑思维能力,更是训练学生思维敏捷性的最佳知识,因此这一部分知识倍受广大师生的睛睐。然而,在教学过程中我发现若不弄清下列三个问题,则很容易引起知识上的混乱,一个是压强影响化学反应速率的实质及其等效操作是什么?一个是对勒沙特列原理的理解:是“减弱”还是“抵消”?一个是要弄清题给条件:是等容还是变容?

  一、压强影响化学反应速率的实质是:必须改变反应物或生成物的浓度。通常所说的“加压”等效于缩小容嚣的体积,“减压”等效于扩大容器的体积。

  例1、在密闭容器中,反应2SO3 2SO2+O2 — Q 在某温度下达到平衡,若体系压强增大,平衡怎样移动?

  不少同学遇到这一问题,往往不假思索地回答:“增大压强,平衡向气体分子数减少的方向移动,即向左移动。”这是很片面的,由PV= nRT,可知P = nRT / V,增大体系压强的途径至少有5种情况,而对该平衡体系的影响却不尽相同。

(1)等温压缩容积,平衡向左移。

(2)等温等容充入SO2或O2,平衡向左移。

(3)温等容充入SO3,平衡向右移。

(4)等容升温,平衡向右移动。

(5)等温等容充入不参与反应的气体,如He气、N2气,因各物质的浓度不发生变化,所以平衡不移动

  因此,要注意区别“体系压强增大”与“加压”这两种说法的不同含义。否则,做题时将无所适从。

  二、改变影响平衡的一个条件,平衡移动的结果只能是“减弱”这种改变,不是“抵消”这种改变,更不会“超越”这种改变。

  最直接的例子是课本(人教版95年10月第二版)中[实验1---5],即:对2NO2 N2O4 平衡体系,压缩体积,气体颜色先变深又变浅,但比原平衡状态深。(压缩的瞬间,NO2-和N2O4的浓度都增大,V正 、V逆 都增大,但V正 增大的倍数更大,使平衡向正反应方向移动,结果NO2的浓度与压缩的瞬间相比又减小,但不能减少到原来的浓度,重新达到平衡时,还比原平衡状态的浓度大。)也就是说,对于一个气态平衡体系而言,等温压缩体积,不管平衡怎样移动,再次平衡时,体系内各气体的浓度都比原平衡的大;等温扩大容积,不管平衡怎样移动,再次平衡时,体系内各气体的浓度都比原平衡体系的小。

  例2、常温下的定容容器中,建立如下平衡:3NO2+H2O NO+2HNO3 ,在其它条件不变时,若往容器中通入少量的氧气后,原体系将会发生的变化的是( )

(A)平衡向正反应方向移动 (B)NO的物质的量可能不变

(C)NO的物质的量一定会减少 (D)NO2增加的物质的量是通入氧气的物质的量的2倍。

  分析:设充入a mol O2,则发生2NO+O2 = 2NO2,常温下,该反应几乎不可逆,所以,反应掉2a mol NO,使平衡向右移动,但移动的结果不能再生成2a mol NO 。

(答案是A C。)

  又如:例3、反应2A(气) 2B(气)+ C(气)—Q ,在未用催化剂的条件下,已达平衡,现要使正反应速率降低、[B] 减小,应采用的措施是 ( )

(A)升温 (B)增大反应器的体积 (C)增大[A] (D)降温

( 答案是B D )

  三、做有关化学平衡的习题时,要首先明确反应器的容积是定容还是变容。若不能确定,则应讨论。在设计习题时一定要给足反应条件。因为对气态平衡体系而言,“定容”还是“变容”,所得的结果往往是大相迳庭的。

  例4、一定温度下在密闭容器进行如下反应 2SO2+O2 2SO3 ,平衡时充入O2气,问SO2、O2、SO3的浓度以及正逆反应速率怎样变化?平衡怎样移动?若充入He气呢?

  分析:该题即属于条件不明确的习题。因为密闭容器只表明容器内的气体与外界不能交换,没有表明容积可变与否。现在,一些广为流传的资料中有不少这类条件不明确的习题,有的题目虽不错,但所给答案却是错误的或不完整的,造成了知识上的混乱,打消了一部分学生学习化学平衡的信心。现对该题分析如下:

  (1) 若等温等容,在充入O2的瞬间,[O2]增大,[SO2]、 [SO3]不变,所以V正 增大、V逆 不变,使平衡向右移动,[O2]、[SO2]要减少,[SO3]要增大;重新达到平衡时,[SO2]减少,[O2]、[SO3]都比原来大。若充入He气,因[O2]、[SO2]、[SO3]浓度不发生变化,所以平衡不移动。

  (2)若等温等压充入O2,则容积必然增大。[SO2]、[SO3]都在瞬间同等程度地减,[O2]却增大,所以V正增大,V逆减小,平衡向右移动,达到平衡时,[SO2] 、[SO3]都比原来小,[O2]比原平衡状态时大。充入He气,容积扩大 ,相当于等温扩大容积,在充入He气的瞬间,V正 、V逆都减小,但V正减小的倍数大,所以平衡向左移动,重新达到的平衡时,[SO2]、[SO3]、[O2]均减小。

  例5。一定温度下的密闭容器内,充入2 mol N2 、6mol H2 发生反应:N2+3H2 2NH3达到平衡后,NH3的体积分数为 a%,N2的转化率为m, 方法指导

解等效平衡的题,有一种基本的解题方法——极限转换法。由于等效平衡的建立与途径无关,不论反应时如何投料,都可以考虑成只加入反应物的“等效”情况。所以在解题时,可以将所加的物质“一边倒”为起始物质时,只要满足其浓度与开始时起始物质时的浓度相同或成比例,即为等效平衡。但是,要区分“浓度相同”或“浓度成比例”的情况,必须事先判断等效平衡的类型。有了等效平衡类型和条件的判断,就可以采用这种“一边倒”的极限转换法列关系式了。下面我们看一看这种极限转换法在解题中的运用。

【例1】在1L密闭容器中通入2molNH3,在一定温度下发生下列反应:2NH3 N2 + 3H2,达到平衡时容器内N2的百分含量为a%,若维持容器的体积和温度不变,分别通入下列几组物质,达平衡时,容器内N2的百分含量也为a%的是( )。

A. 3mol H2和1mol N2

B. 2mol NH3和1mol N2

C. 2mol N2和3mol H2

D. 0.1mol NH3,0.95mol N2和2.85mol H2

【解析】这是一个“等效平衡”题。首先判断等效平衡的类型为等温等容下的等效平衡,平衡等效的条件是“反应物的投料相当”。投料相当如何体现在具体的物质当中呢?我们可以采用“一边倒”的极限法。凡能与起始时反应物2molNH3相同的,都可以得到N2的百分含量也为a%,即为等效平衡。根据方程式2NH3 N2 + 3H2分析:

A. 将3molH2和1molN2完全转化为NH3,生成NH32mol与起始时反应物2mol

NH3相同;

B. 2molNH3和1molN2,比起始时2molNH3多了1molN2;

C. 将3molH2和2molN2转化为NH3时生成NH32mol,同时余1mol N2,比起始时2molNH3多了1molN2;

D. 将0.95molN2和2.85molH2完全转化为NH3时生成NH3 1.9mol,再加上加入的0.1mol NH3,共为2mol NH3,与起始时2mol NH3相同。

故本题正确答案为A、D。

通过以上的例题分析,可以归纳出“等效平衡”题的解答步骤是:(1)判断题目是否属于“等效平衡”问题;(2)判断等效平衡类型及条件;(3)将已知反应物、生成物中的所有起始物质的物质的量,按化学方程式计量系数全部换算成反应物或生成物;(4)根据题设条件建立等效平衡关系式;(5)解关系式得出答案。

三. 好题精解

知道了“等效平衡”题的常规解题步骤和解题方法,大家处理起类似的问题来就会更有信心了。但是,想要把等效平衡问题融会贯通,还需要在一些综合性较强的题中体会“等效平衡”解题中“极限”的思想。下面提供一道综合性的“等效平衡”题,希望对大家深化对“等效平衡”的认识有所帮助。 【例2】150oC时,向如图所示的容器(密封的隔板可自由滑动,整个过程中保持隔板上部压强不变)中充入4LN2和H2的混合气体,在催化剂作用下充分反应(催化剂体积忽略不计),反应后恢复到原温度,平衡后容器体积变为3.4L,容器内气体对相同条件氢气的相对密度为5。

(1)反应前混合气体中V(N2):V(H2)= ;反应达平衡后V(NH3)= ;该反应中N2的转化率为 。

(2)向平衡后的容器中充入0.2mol的NH3,一段时间后反应再次达到平衡(恢复到150oC)

充入NH3时,混合气体的密度将 ;在达到平衡的过程中,混合气体的密度将 (填“增大”、“减小”或“不变”);反应重新达平衡时混合气体对氢气的相对密度将 5(填“>0”、“<0”或“=0”);

【解析】

(1)从题干内容发现,反应的始态和终态温度和压强相等,前后体积之比等于物质的量之比,又由于终态的平均相对分子质量为10,所以不难算出反应前的平均相对分子质量为8.5,再利用十字交叉很易算出V(N2):V(H2)=1:3;由此便不难求出反应达平衡后的V(N2)、V(H2)、V(NH3)分别为0.7L、2.1L、0.6L,转化率(N2)=0.3/1=30%。

(2)在第一次平衡体系(平均相对分子质量为5×2=10)中再加入0.2molNH3(相对分子质量为17)时,混合气体的密度无疑会增大。但是在达到第二次平衡过程中,是在上次平衡位置上向合成氨反应的逆方向移动,所以该过程中混合气体的密度将逐步减小。而达到第二次平衡时混合气体对氢气的密度仍将等于5。这是因为这两次平衡是属于等温等压下的等效平衡。

从两道例题的分析可以看出,解等效平衡的题,关键在理解概念,判断等效平衡的类型和条件。只要在这个关键问题上思路正确,就能采用极限转化法列出计算式。

化学平衡在生活中的应用

天之道,损有余而补不足,就是这个道理。人体血液中的酸碱平衡
人体血液的pH是一个稳定的数值,正常值是7.4±0.05。这一数值保证了在血液中进行的各种生化反应。人体新陈代谢产生的酸性物质和碱性物质进入血液,但血液的pH仍会保持稳定,这是什么原因呢?
原来血液中有两对电离平衡,一对是HCO3-(碱性)和H2CO3(酸性)的平衡,另一对是HPO42-(碱性)和H2PO42-(酸性)的平衡。下面以HCO3-和H2CO3的电离为例说明血液pH稳定的原因。
人体血液中H2CO3和HCO3-物质的量之比为1∶20,维持血液的pH为7.4。平衡如下:
当酸性物质进入血液时,电离平衡向生成碳酸的方向进行,过多的碳酸由肺部加重呼吸排出二氧化碳,减少的HCO3-由肾脏调节补充,使血液中HCO3-与H2CO3仍维持正常的比值,使pH保持稳定。当有碱性物质进入人体血液,跟H2CO3作用,上述平衡向逆反应方向移动,过多的HCO3-由肾脏吸收,同时肺部呼吸变浅,减少二氧化碳的排出,血液的pH仍保持稳定。
然而,当发生肾功能障碍、肺功能衰退或腹泻、高烧等疾病时,血液中的HCO3-和H2CO3比例失调,就会造成酸中毒或碱中毒。临床指标:血液pH>7.35,为碱中毒;血液pH<7.35,为酸中毒。
一、 生活中的化学——性质决定用途
——古时候,人们从草木灰中提取物质洗涤衣物
——明矾净水原理 [ 明矾:KAl(SO4)2·12H2O]
——酸碱式灭火机原理(灭火机里装有碳酸氢钠溶液和硫酸铝溶液)
化学平衡移动的规律及盐类水解在日常生活中的应用
日常生活中的应用
①用热浓的Na2CO3溶液除油污
②用ZnCl2溶液作焊药

写一篇“处处可见的动态平衡"的论文

  帮你找了点相关内容..参考一下吧/

  在我们生存的环境中,到处都丰存在着各种各样的动态平衡,每一个平衡的各方面都存在着相互之间的联系:促进或者制约,因此当我们改变其中任何一方面的因素,这个平衡就会发生一定的移动,但每一个动态平衡都存在一个或几个最佳的点,如何把握好这些点就显得至关重要。

  既然我们生活在各种各样的动态平衡之中,我们的所作所为就必然会对这些平衡产生一定的影响,而这些平衡也必将对我们的生活产生一定影响,从而间接作用于我们的行为,而通过我们的行为改变动态平衡,使其达到最佳状态就十分重要,而如何寻求这最佳的点,我们还须从研究平衡入手。

  动态平衡探询

  我们将探询:动态平衡主要有哪几种?与我们的生活有什么联系?动态平衡主要可分为:生态平衡,市场经济平衡,人口平衡和化学反应平衡等,生态平衡,最常见的,与人类生活关系最为密切,最受人们关注的动态平衡,市场经济平衡,与市场经济体制相吻合的平衡,也是市场经济体制的体现者;人口平衡,极受人们关注,影响到粮食、资源等各方面问题的动态平衡;化学反应平衡,化学课本涉及最深,最易表达,但又影响到人体内反应及许多工业反应的动态平衡。

  因此我们就从生态平衡,市场经济平衡,人口平衡及化学反应平衡四方面入手分析动态平衡。

  在一个玻璃缸里铺一层干净的细沙,再丢几根水草进去,这件事既不花钱又有趣。然后倒几桶水,把整个玻璃缸移到有阳光的窗台上,几天之后,水渐渐清了水草也开始生长,然后再放进几条小鱼;或者带个罐子、一张小网,跑到郊外的水塘边,用网在水里捞几下,装入罐中,你马上就可以带回家一大堆有趣的生物了。

  一个鱼缸就是一个世界,因为它就像是一个天然的池塘和湖泊,就像是我们住的星球,里面的动植物是在完全平衡的生态状况下生活在一起的。鱼缸里的世界涉及的只是动态平衡的一个方面——生态平衡,而在我们的生活中,还有许多状态都处于一种动态平衡中,例如生态平衡、人体体液的酸碱平衡、水平衡、化学平衡、物理平衡、贸易平衡、供求平衡等。

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