化学平衡常数|化学平衡

时间:2016-03-12 来源:化学与生活 点击： 化学平衡常数|化学平衡 我们知道，化学反应往往需要在一定的条件下进行。例如，H2和N2化合生成NH3的反应，就需要在高温、高压和有催化剂存在的条件下进行。又如，从理论上讲，NO和CO可以反应生成CO2和N2，但是在没有催化剂存在时，这个反应的速率非常小，否则，汽车尾气中的这两种有毒气体在排放前就进行反应，可以大大改善汽车尾气对大气造成的污染，但实际上，这个美好的愿望目前还未能顺利地予以实现。可见，研究化学反应的条件对日常生活、工农业生产和科学研究等具有重要的意义。为什么一个反应的进行需要这样或那样的条件呢？这就要从以下两个方面来认识：一个是反应进行的快慢，即化学反应速率问题；一个是反应进行的程度，也就是化学平衡问题。这两个问题不仅是今后学习化学所必需的基础理论知识，也是研究化工生产适宜条件时所必须了解的化学变化的规律。 　　 　　在这一章里，我们将在高一化学反应速率知识的基础上，重点学习化学平衡的有关知识，然后将运用化学平衡等有关理论，分析一些简单的化工生产的实际问题。 　　 　　第一节影响化学反应速率的条件 　　 　　我们已经知道，通常可用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示化学反应速率。许多实验和事实也都证明，浓度、压强（主要对有气体参加的反应）、温度、催化剂等条件能影响化学反应速率。为什么浓度、压强、温度、催化剂等外界条件能影响化学反应速率呢？我们这一节将要探讨这些问题。 　　 　　一、浓度对化学反应速率的影响 　　 　　我们知道，化学反应的过程就是反应物分子中的原子重新组合成生成物分子的过程，也就是反应物分子中化学键的断裂、生成物分子中化学键的形成过程。旧键的断裂和新键的形成都是通过反应物分子（或离子）的相互碰撞来实现的，如果反应物的分子（或离子）相互不接触、不碰撞，就不可能发生化学反应。因此，反应物分子（或离子）间的碰撞是反应发生的先决条件。以气体的反应为例，任何气体中分子间的碰撞次数都是非常巨大的。在101kPa和500℃时，0.001mol/L的HI气体，每升气体中，分子碰撞达每秒3.5×1028次之多。如果每次碰撞都能发生化学反应，HI的分解反应瞬间就能完成，而事实并不是这样的。又如，在常温常压下，H2和O2的混合物可以长时间放置而不发生明显的反应，可见反应物的分子的每次碰撞不一定都能发生化学反应，能够发生化学反应的碰撞是很少的。我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞，把能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子。 　　 　　活化分子具有比普通分子更高的能量，在碰撞时有可能克服原子间的相互作用而使旧键断裂。但活化分子碰撞时，也不是每一次都能起反应的，还必须在有合适的取向时的碰撞才能使旧键断裂。 　　 　　例如，HI分子的分解反应 　　 　　有可能有以下几种碰撞。 　　 　　在（1）中，HI分子没有足够的能量，因此碰撞过轻，两个分子又彼此弹离；在（2）中，由于碰撞没有合适的取向，因此两个分子也彼此弹离；在（3）中，分子具有足够的能量且碰撞的取向合适，成为活化分子的有效碰撞，因此导致H—I键的断裂及H—H键和I—I键的形成，即HI发生分解反应，生成了H2和I2。 　　 　　在其他条件不变时，对某一反应来说，活化分子在反应物分子中所占的百分数是一定的，因此，单位体积内活化分子的数目与单位体积内反应物分子的总数成正比，也就是和反应物的浓度成正比。当反应物浓度增大时，单位体积内分子数增多，活化分子数也相应增大。譬如原来每单位体积里有100个反应物的分子，其中只有5个活化分子，如果每单位体积内的反应物分子增加到200个，其中必定有10个活化分子，那么单位时间内的有效碰撞次数也相应增多，化学反应速率就增大。因此，增大反应物的浓度可以增大化学反应速率。 　　 　　二、压强对化学反应速率的影响 　　 　　对于气体来说，当温度一定时，一定量气体的体积与其所受的压强成反比。这就是说，如果气体的压强增大到原来的2倍，气体的体积就缩小到原来的1/2，单位体积内的分子数就增大到原来的2倍，如图3－3所示。所以，增大压强，就是增加单位体积里反应物的物质的量，即增大反应物的浓度，因而可以增大化学反应速率。 　　 　　相反，减小压强，气体的体积就扩大，浓度减小，因而化学反应速率也减小。 　　 　　如果参加反应的物质是固体、液体或溶液时，由于改变压强对它们体积改变的影响很小，因而对它们浓度改变的影响也很小，可以认为改变压强对它们的反应速率无影响。 　　 　　三、温度对化学反应速率的影响 　　 　　在浓度一定时，升高温度，反应物分子的能量增加，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子，从而增加了反应物分子中活化分子的百分数，使有效碰撞次数增多，因而使化学反应速率增大。当然，由于温度升高，会使分子的运动加快，这样单位时间里反应物分子间的碰撞次数增加，反应也会相应地加快，但这不是反应加快的主要原因，而前者是反应加快的主要原因。 　　 　　经过多次实验测得，温度每升高10℃，化学反应速率通常增大到原来的2～4倍。 　　 　　四、催化剂对化学反应速率的影响 　　 　　催化剂能够增大化学反应速率的原因，是它能够降低反应所需要的能量，这样就会使更多的反应物分子成为活化分子，大大增加单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数，从而成千成万倍地增大化学反应速率。 　　 　　由于催化剂能成千成万倍地增大化学反应速率，因此，催化剂在现代化工生产中占有极为重要的地位。据初步统计，约有85％的化学反应需要使用催化剂，有很多反应还必须靠使用性能优良的催化剂才能进行。 　　 　　讨论 　　 　　采用哪些方法可以增大Fe与盐酸反应的化学反应速率？在这些方法中，哪些是由于增加了活化分子在反应物分子中的百分数所造成的？ 　　 　　习题 　　 　　一、填空题 　　 　　1．影响化学反应速率的外界条件主要是______、______、______、______，一般地说，当其他条件不变时，______或______都可以使化学反应速率增大，而______只对有气体参加或生成的反应有影响。 　　 　　2．一个5L的容器里，盛入8mol某气态反应物，5min后，测得这种气态反应物还剩余6.8mol，这种反应物的化学反应速率为______mol/（L·min）。 　　 　　3．根据化学反应CO+H2OCO2+H2，填写下表中的空白： 　　 　　二、选择题 　　 　　1．硫代硫酸钠（Na2S2O3）与稀H2SO4作用时发生如下反应： 　　 　　Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O 　　 　　下列化学反应速率最大的是[] 　　 　　A．0.1mol/LNa2S2O3和0.1mol/LH2SO4溶液各5mL，加水5mL，反应温度10℃ 　　 　　B．0.1mol/LNa2S2O3和0.1mol/LH2SO4溶液各5mL，加水10mL，反应温度10℃ 　　 　　C．0.1mol/LNa2S2O3和0.1mol/LH2SO4溶液各5mL，加水10mL，反应温度30℃ 　　 　　D．0.2mol/LNa2S2O3和0.1mol/LH2SO4溶液各5mL，加水10mL，反应温度30℃ 　　 　　2．对于在一密闭容器中进行的下列反应： 　　 　　C（s）+O2（g）=CO2（g） 　　 　　下列说法中错误的是[] 　　 　　A．将碳块粉碎成粉末状可以加快化学反应速率 　　 　　B．升高温度可以加快化学反应速率 　　 　　C．增加压强可以加快化学反应速率 　　 　　D．增加碳的量可以加快化学反应速率 　　 　　3．NO和CO都是汽车尾气中的物质，它们能很缓慢地反应生成N2和CO2，对此反应有关的叙述中不正确的是[] 　　 　　A．降低压强能加快化学反应速率 　　 　　B．使用适当催化剂可以加快化学反应速率 　　 　　C．升高温度能加快化学反应速率 　　 　　D．改变压强对化学反应速率没有影响 　　 　　三、为什么升高温度和增加反应物的浓度，都能增大化学反应的速率？ 　　 　　四、为什么增加反应物分子中活化分子的百分数能够增大化学反应速率？用哪些方法可以增加反应物分子中活化分子的百分数？ 　　 　　五、木炭在空气中燃烧是一个放热反应，为什么木炭燃烧时必须先引火点燃？点燃后停止加热，木炭能够继续燃烧吗？为什么？ 　　 化学平衡常数|化学平衡 s.xqlawfirm/huaxue/144415/ 推荐访问: 化学平衡移动 化学平衡图像 化学平衡状态 化学平衡状态的判断 化学平衡ppt 化学平衡常数计算 化学平衡原理 化学平衡的标志