高中化學(xué)第三冊A

目錄TOC\o"1-2"\h\z\t"c作者,3"第一章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 51 化學(xué)反應(yīng)速率 72 化學(xué)平衡 113 本章小結(jié) 224 有關(guān)化學(xué)方程式的計算 235 影響化學(xué)反應(yīng)速率的條件 296 化學(xué)平衡 377 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡·單元小結(jié) 538 重點難點提示 56第二章電解質(zhì)溶液膠體 589 電離平衡 5910 鹽類的水解 6411 酸堿中和滴定 7412 本章小結(jié) 8013 膠體及其應(yīng)用 8314 電解原理及其應(yīng)用 9115 電解質(zhì)溶液膠體·單元小結(jié) 10516 知識點精析·知識結(jié)構(gòu) 10817 重點難點提示 109第三章糖類蛋白質(zhì) 11018 糖類 11119 蛋白質(zhì)是生命的基礎(chǔ) 12020 糖類蛋白質(zhì)·單元小結(jié) 125總復(fù)習(xí) 127第一章化學(xué)基本概念 12821 知識結(jié)構(gòu)●物質(zhì)的組成與分類 13022 知識結(jié)構(gòu)●物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律 13223 知識結(jié)構(gòu)●化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 13324 知識結(jié)構(gòu)●電解質(zhì)溶液 13425 知識結(jié)構(gòu)●物質(zhì)的性質(zhì)和變化 136第二章化學(xué)基礎(chǔ)理論 13726 原子結(jié)構(gòu)元素周期律和周期表 13827 晶體結(jié)構(gòu) 15628 化學(xué)平衡 17429 溶液pH的求算 18930 鹽類水解知識及其應(yīng)用 20131 原電池與電解 217第三章元素及其化合物 23732 知識結(jié)構(gòu)●氯及其化合物 23833 知識結(jié)構(gòu)●硫及其化合物 23934 知識結(jié)構(gòu)●氮及其化合物 24035 知識結(jié)構(gòu)●磷及其化合物 24136 知識結(jié)構(gòu)●碳及其化合物 24337 知識結(jié)構(gòu)●硅及其化合物 24438 知識結(jié)構(gòu)●鈉及其化合物 24539 知識結(jié)構(gòu)●鎂及其化合物 24640 知識結(jié)構(gòu)●鋁及其化合物 24741 知識結(jié)構(gòu)●鐵及其化合物 24842 知識結(jié)構(gòu)●銅及其化合物 24943 元素及其化合物 250第四章有機化學(xué) 25144 知識結(jié)構(gòu)●烴：碳氫化合物 25245 知識結(jié)構(gòu)●烴的衍生物 253第五章化學(xué)計算 25446 知識結(jié)構(gòu) 25547 知識點精析●定義、公式法 25748 知識點精析●差量法 26049 知識點精析●守恒法 26450 知識點精析●關(guān)系式法 27051 知識點精析●平均值法 27452 知識點精析●討論法 278第六章化學(xué)實驗 28653 氣體的制備 28754 物質(zhì)的分離和提純 30455 CO還原CuO的實驗設(shè)計 31656 物質(zhì)的鑒別與鑒定 32857 化學(xué)實驗方案的設(shè)計 34658 定量實驗與基礎(chǔ)定量分析 354第一章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡我們知道，化學(xué)反應(yīng)往往需要在一定的條件下進行．例如，H2和N2化合生成NH3的反應(yīng)，就需要在高溫、高壓和有催化劑存在的條件下進行．又如，從理論上講，NO和CO可以反應(yīng)生成CO2和N2，但是在沒有催化劑存在時，這個反應(yīng)的速率非常小，否則，汽車尾氣中的這兩種有毒氣體在排放前就進行反應(yīng)，可以大大改善汽車尾氣對大氣造成的污染．但實際上，這個美好的愿望目前還未能順利實現(xiàn)．可見，研究化學(xué)反應(yīng)的條件對日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究等具有重要的意義．為什么一個反應(yīng)的進行需要這樣或那樣的條件呢？這就要從以下兩個方面來認識：一個是反應(yīng)進行的快慢，即化學(xué)反應(yīng)速率問題；一個是反應(yīng)進行的程度，也就是化學(xué)平衡問題．這兩個問題是今后學(xué)習(xí)化學(xué)所必需的基礎(chǔ)理論知識．我們也經(jīng)常接觸到一些與電離平衡有關(guān)的知識．例如，水溶液中發(fā)生的許多離子反應(yīng)，酸、堿強弱的判斷，鹽溶液的酸堿性，等等．這些都與我們即將學(xué)習(xí)的電離平衡的知識有密切關(guān)系．在這一章里，我們將重點學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的有關(guān)知識，然后將運用化學(xué)平衡等有關(guān)理論，進一步學(xué)習(xí)電離平衡及其應(yīng)用．化學(xué)反應(yīng)速率北京的故宮是世界著名的古建筑群，是世界珍貴的文化遺產(chǎn)．在保和殿后，有一塊巨大的“云龍陛石”，上面雕有精美的蟠龍圖案(圖2－1)．但是，近些年浮雕已開始受損，一些細小的花紋已變得模糊不清．在太和殿周圍的漢白玉護欄的蟠龍柱以及吐水龍頭上的花紋也不同程度地受到腐蝕．據(jù)統(tǒng)計，世界上的古建筑在本世紀所遭受的腐蝕比過去幾百年甚至幾千年所遭受的腐蝕還要嚴重，有的已面目全非．這真是一場大的災(zāi)難．造成這場災(zāi)難的元兇是什么呢？它就是酸雨．嚴格地講，大理石雕刻制品從安放的時候起，由于風(fēng)吹、日曬、雨淋等自然因素的影響，就開始受到腐蝕．問題在于為什么以前幾百年腐蝕很慢，而近幾十年腐蝕卻變快了呢？這就會涉及化學(xué)反應(yīng)速率的問題．一、化學(xué)反應(yīng)速率不同的化學(xué)反應(yīng)進行得快慢不一樣，有的反應(yīng)進行得很快，瞬間就能完成，例如，氫氣和氧氣混合遇火發(fā)生爆炸，酸、堿溶液的中和反應(yīng)等；有的反應(yīng)則進行得很慢，例如，有些塑料的分解要幾百年，而石油的形成要經(jīng)過百萬年甚至更長的時間．這些都說明了不同的化學(xué)反應(yīng)具有不同的反應(yīng)速率．【實驗2－1】在兩支裝有少量大理石的試管里，分別加入10mL1mol/L鹽酸和10mL1mol/L醋酸．觀察現(xiàn)象．我們看到，在加入鹽酸的試管中，大理石與鹽酸迅速反應(yīng)，有大量氣泡產(chǎn)生．而加入醋酸的試管里，反應(yīng)則比較緩慢，只有少量氣泡產(chǎn)生．化學(xué)反應(yīng)速率是用來衡量化學(xué)反應(yīng)進行的快慢程度的，通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示．濃度的單位常用mol/L表示，化學(xué)反應(yīng)速率的單位常用mol/(L·min)或mol/(L·s)表示．例如，某反應(yīng)物的濃度在1min內(nèi)減少了1mol/L，則其化學(xué)反應(yīng)速率為1mol/(L·min)．又如，在某化學(xué)反應(yīng)中，某一反應(yīng)物B的初始濃度是2.0mol/L．經(jīng)過2min后，B的濃度變成了1.6mol/L，則在這2min內(nèi)B的化學(xué)反應(yīng)速率為0.2mol/(L·min)．二、外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響不同的化學(xué)反應(yīng)，具有不同的反應(yīng)速率，這說明，參加反應(yīng)的物質(zhì)的性質(zhì)是決定化學(xué)反應(yīng)速率的重要因素．但由于受其他因素的影響，同一個化學(xué)反應(yīng)在不同的條件下可能會有不同的化學(xué)反應(yīng)速率．因此，我們可以通過改變反應(yīng)的條件來改變化學(xué)反應(yīng)的速率．改變化學(xué)反應(yīng)速率在實踐中有很重要的意義，例如，我們可以根據(jù)生產(chǎn)和生活的需要，采取適當(dāng)措施加快某些生產(chǎn)過程，如使煉鋼、合成樹脂或生產(chǎn)橡膠的反應(yīng)速率加快等；也可以根據(jù)需要減慢某些反應(yīng)速率，如使鋼鐵生銹、塑料和橡膠老化的反應(yīng)速率減慢等．在初中，我們曾做過硫與氧氣反應(yīng)的實驗：硫在空氣中燃燒時產(chǎn)生微弱的淡藍色火焰；而在純氧中燃燒時，則發(fā)出明亮的藍紫色火焰．這說明硫在純氧中與氧化合的反應(yīng)要比在空氣中進行得更快，更劇烈．【實驗2－2】在2支放有少量大理石的試管里，分別加入10mL1mol/L鹽酸和10mL0.1mol/L鹽酸．觀察現(xiàn)象．然后給加入0.1mol/L鹽酸的試管加熱．觀察反應(yīng)現(xiàn)象．通過實驗，我們看到在加入1mol/L鹽酸的試管中有大量氣泡逸出，而在加入0.1mol/L鹽酸的試管中氣泡產(chǎn)生得很慢．這說明，濃度較大的鹽酸與大理石反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率比濃度小的鹽酸與大理石反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率大．許多實驗證明，當(dāng)其他條件不變時，增加反應(yīng)物的濃度，可以增大化學(xué)反應(yīng)速率．通過實驗我們還看到，給加入0.1mol/L鹽酸的試管加熱后，反應(yīng)速率明顯加快了．這說明溫度的變化也可以使反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率發(fā)生改變．有很多在高溫或常溫時進行得很快的化學(xué)反應(yīng)，在低溫下則進行得比較慢．這就是人們使用電冰箱保存食物的原因．我們知道，在實驗室里用分解氯酸鉀的方法制取氧氣時，為了加快氧氣生成的化學(xué)反應(yīng)速率，通常使用二氧化錳作催化劑．【實驗2－3】在兩支試管中分別加入5mL溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為5%的H2O2溶液和3滴洗滌劑，再向其中一支試管中加入少量MnO2粉末．觀察反應(yīng)現(xiàn)象．我們可以看到，在H2O2中加入MnO2粉末時，立即有大量氣泡產(chǎn)生，而在沒有加入MnO2粉末的試管中只有少量氣泡出現(xiàn)．可見催化劑MnO2使H2O2分解的反應(yīng)加快了．綜上所述，許多實驗和事實都證明，對于同一個化學(xué)反應(yīng)來說，條件不同時，反應(yīng)速率會發(fā)生變化．除了濃度、溫度、催化劑等能改變化學(xué)反應(yīng)速率外，如果改變有氣體參加反應(yīng)的壓強，就是改變單位體積內(nèi)氣體反應(yīng)物的濃度，因此，也會影響化學(xué)反應(yīng)速率．此外，光、電磁波、超聲波、反應(yīng)物顆粒的大小、溶劑的性質(zhì)等，也會對化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響．習(xí)題一、填空題1．在某一化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物B的濃度在5s內(nèi)從2.0mol/L變成0.5mol/L，在這5s內(nèi)B的化學(xué)反應(yīng)速率為________．2．一個5L的容器里，盛入8.0mol某氣態(tài)反應(yīng)物，5min后，測得這種氣態(tài)反應(yīng)物還剩余6.8mol，這種反應(yīng)物的化學(xué)反應(yīng)速率為mol/(L·min)．二、選擇題1．某一反應(yīng)物的濃度是1.0mol/L，經(jīng)過20s后，它的濃度變成了0.2mol/L，在這20s內(nèi)它的反應(yīng)速率為[]A．0.04B．0.04mol(L·s)C．0.8mol(L·s)D．0.04mol/L2．在下列過程中，需要加快化學(xué)反應(yīng)速率的是[]A．鋼鐵腐蝕B．食物腐敗C．煉鋼D．塑料老化三、木炭在空氣中燃燒是一個放熱反應(yīng)，為什么木炭燃燒時必須先引火點燃？點燃后停止加熱，木炭能夠繼續(xù)燃燒嗎？為什么？化學(xué)平衡在化學(xué)研究和化工生產(chǎn)中，只考慮化學(xué)反應(yīng)速率是不夠的，還需要考慮化學(xué)反應(yīng)所能達到的最大限度．例如，在合成氨工業(yè)中，除了需要考慮使N2和H2盡可能快地轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3外，還需要考慮使N2和H2盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3，這就涉及到化學(xué)反應(yīng)進行的程度問題——化學(xué)平衡．化學(xué)平衡主要是研究可逆反應(yīng)規(guī)律的，如反應(yīng)進行的程度以及各種條件對反應(yīng)進行程度的影響等．一、化學(xué)平衡的建立在一定溫度下，當(dāng)把適量蔗糖晶體溶解在水里時，一方面，蔗糖分子不斷離開蔗糖表面擴散到水里去；另一方面，溶解在水里的蔗糖分子不斷地在未溶解的蔗糖表面聚集成為晶體，當(dāng)這兩個相反過程的速率相等時，蔗糖的溶解達最大限度，形成蔗糖的飽和溶液．此時，我們說達到溶解平衡狀態(tài)，如圖2－3所示．在溶解平衡狀態(tài)，溶解和結(jié)晶的過程并沒有停止，只是速率相等罷了，因此，溶解平衡狀態(tài)是一種動態(tài)平衡狀態(tài)．可逆反應(yīng)的情形又是怎樣的呢？我們可以通過CO與H2O(g)的反應(yīng)來進行研究：CO＋H2O(g)CO2＋H2將0.01molCO和0.01molH2O(g)通入容積為1L的密閉容器里，在催化劑存在的條件下加熱到800℃，結(jié)果生成了0.005molCO2和0.005molH2，而反應(yīng)物CO和H2O(g)各剩余0.005mol我們可以用可逆反應(yīng)中正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率的變化來說明上面的過程，如圖2－4所示．當(dāng)反應(yīng)開始時，CO和H2O(g)的濃度最大，因而它們反應(yīng)生成CO2和H2的正反應(yīng)速率最大；而CO2和H2的起始濃度為零，因而它們反應(yīng)生成CO和H2O(g)的逆反應(yīng)速率也為零．以后，隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)物CO和H2O(g)的濃度逐漸減小，正反應(yīng)的速率就逐漸減??；生成物CO2和H2的濃度逐漸增大，逆反應(yīng)的速率就逐漸增大．如果外界條件不發(fā)生變化，化學(xué)反應(yīng)進行到一定程度的時候，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等．此時，化學(xué)反應(yīng)進行到最大限度，反應(yīng)物和生成物的濃度不再發(fā)生變化，反應(yīng)物和生成物的混合物(簡稱反應(yīng)混合物)就處于化學(xué)平衡狀態(tài)，簡稱化學(xué)平衡．實驗證明，如果不是從CO和H2O(g)開始反應(yīng)，而是各取0.01molCO2和0.01molH2，以相同的條件進行反應(yīng)，生成CO和H2O(g)，當(dāng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)時，反應(yīng)混合物里CO、H2O(g)、CO2、H2各為0.005mol，其組成與前者完全相同．當(dāng)反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正反應(yīng)和逆反應(yīng)都仍在繼續(xù)進行，只是由于在同一瞬間，正反應(yīng)生成CO2和H2的分子數(shù)和逆反應(yīng)所消耗的CO2和H2的分子數(shù)相等，亦即正、逆反應(yīng)的速率相等，因此反應(yīng)混合物中各組分的濃度不變．由此可見，化學(xué)平衡是一種動態(tài)平衡．綜上所述，化學(xué)平衡狀態(tài)是指在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)．討論高爐煉鐵中Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2的反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)．在19世紀后期，人們發(fā)現(xiàn)高爐煉鐵所排出的高爐氣中含有相當(dāng)量的CO，有的工程師認為，這是由于CO和鐵礦石的接觸時間不夠長所造成的，于是在英國耗費了大量資金建造了一個高大的煉鐵高爐，以增加CO和鐵礦石的接觸時間．可是后來發(fā)現(xiàn)，用這個高爐煉鐵，所排出的高爐氣中CO的含量并沒有減少．試應(yīng)用化學(xué)平衡的理論來分析，為什么用增加高爐高度的辦法不能減少煉鐵高爐氣中CO的含量？二、影響化學(xué)平衡的條件化學(xué)平衡只有在一定的條件下才能保持，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)后，如果改變濃度、壓強、溫度等反應(yīng)條件，達到平衡的反應(yīng)混合物里各組分的濃度也會隨著改變，從而達到新的平衡狀態(tài)．我們研究化學(xué)平衡的目的，并不是希望保持某一個平衡狀態(tài)不變，而是要研究如何利用外界條件的改變，使舊的化學(xué)平衡破壞，并建立新的較理想的化學(xué)平衡．例如，使轉(zhuǎn)化率不高的化學(xué)平衡破壞，而建立新的轉(zhuǎn)化率高的化學(xué)平衡，從而提高產(chǎn)量．我們把可逆反應(yīng)中舊化學(xué)平衡的破壞、新化學(xué)平衡的建立過程叫做化學(xué)平衡的移動．下面，我們著重討論濃度、壓強和溫度的改變對化學(xué)平衡的影響．1．濃度對化學(xué)平衡的影響【實驗2－4】在一個小燒杯里混合10mL0.01mol/LFeCl3溶液和10mL0.01mol/LKSCN(硫氰化鉀)溶液，溶液立即變成紅色．把該紅色溶液平均分入三支試管中．在第一支試管中加入少量1mol/LFeCl3溶液，在第二支試管中加入少量1mol/LKSCN溶液．觀察這兩支試管中溶液顏色的變化，并與第三支試管中溶液的顏色相比較．FeCL3與KSCN起反應(yīng)，生成紅色的Fe(SCN)3①(硫氰化鐵)和KCl，這個反應(yīng)可表示如下：FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl從上面的實驗可知，在平衡混合物里，當(dāng)加入FeCl3溶液或KSCN溶液后，試管中溶液的顏色都變深了．這說明增大任何一種反應(yīng)物的濃度都促使化學(xué)平衡向正反應(yīng)的方向移動，生成更多的Fe(SCN)3．其他實驗也可證明，在達到平衡的反應(yīng)里，減小任何一種生成物的濃度，平衡會向正反應(yīng)的方向移動；減小任何一種反應(yīng)物的濃度，平衡會向逆反應(yīng)的方向移動．綜上所述，在其他條件不變的情況下，增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度，都可以使化學(xué)平衡向正反應(yīng)的方向移動；增大生成物的濃度或減小反應(yīng)物的濃度，都可以使化學(xué)平衡向逆反應(yīng)的方向移動．在生產(chǎn)上，往往采用增大容易取得的或成本較低的反應(yīng)物濃度的方法，使成本較高的原料得到充分利用．例如，在硫酸工業(yè)里，常用過量的空氣使SO2充分氧化，以生成更多的SO3．2．壓強對化學(xué)平衡的影響處于平衡狀態(tài)的反應(yīng)混合物里，不管是反應(yīng)物還是生成物，只要有氣態(tài)物質(zhì)存在，那么改變壓強也常常會使化學(xué)平衡移動．我們可以合成氨反應(yīng)為例來說明壓強對化學(xué)平衡的影響：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在該反應(yīng)中，1體積N2與3體積H2反應(yīng)生成2體積NH3，即反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的總體積發(fā)生了變化，反應(yīng)后氣體總體積減少了．表2－1列入的是450℃時N2與H2反應(yīng)生成NH3從上述實驗數(shù)據(jù)可以看出，對反應(yīng)前后氣體總體積發(fā)生變化的化學(xué)反應(yīng)，在其他條件不變的情況下，增大壓強，會使化學(xué)平衡向著氣體體積縮小的方向移動；減小壓強，會使化學(xué)平衡向著氣體體積增大的方向移動．在有些可逆反應(yīng)里，反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的總體積沒有變化，例如：在這種情況下，增大或減小壓強都不能使化學(xué)平衡移動．固態(tài)物質(zhì)或液態(tài)物質(zhì)的體積，受壓強的影響很小，可以忽略不計．因此，如果平衡混合物都是固體或液體，改變壓強不能使化學(xué)平衡移動．3．溫度對化學(xué)平衡的影響在吸熱或放熱的可逆反應(yīng)里，反應(yīng)混合物達到平衡狀態(tài)以后，改變溫度也會使化學(xué)平衡移動．【實驗2－4】把NO2和N2O4的混合氣體盛在兩個連通的燒瓶里，然后用夾子夾住橡皮管，把一個燒瓶放進熱水里，把另一個燒瓶放進冰水(或冷水)里，如圖2－7所示(或見彩圖)．觀察混合氣體的顏色變化，并與常溫時盛有相同混合氣體的燒瓶中的顏色進行對比．在NO2生成N2O4的反應(yīng)里，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)．2NO2(g)N2O4(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))(紅棕色)(無色)從上面的實驗可知，混合氣體受熱顏色變深，說明NO2濃度增大，即平衡向逆反應(yīng)方向移動．混合氣體被冷卻時顏色變淺，說明NO2的濃度減小，即平衡向正反應(yīng)方向移動．由此可見，在其他條件不變的情況下，溫度升高，會使化學(xué)平衡向著吸熱反應(yīng)的方向移動；溫度降低，會使化學(xué)平衡向著放熱反應(yīng)的方向移動．濃度、壓強、溫度對化學(xué)平衡的影響可以概括為平衡移動原理，也叫勒夏特列①原理：如果改變影響平衡的一個條件(如濃度、壓強或溫度等)，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動．由于催化劑能夠同等程度地增加正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率，因此它對化學(xué)平衡的移動沒有影響．也就是說，催化劑不能改變達到化學(xué)平衡狀態(tài)的反應(yīng)混合物的組成，但是使用催化劑，能夠改變反應(yīng)達到平衡所需的時間．平衡移動原理對所有的動態(tài)平衡都適用，如對后面將要學(xué)習(xí)的電離平衡也適用．但是，平衡移動原理也有局限性，如雖然能用它來判斷平衡移動的方向，但不能用它來判斷建立新平衡所需要的時間，以及在平衡建立過程中各物質(zhì)間的數(shù)量關(guān)系等．這需要進一步學(xué)習(xí)其他理論，在中學(xué)階段不再介紹．討論下列反應(yīng)達到化學(xué)平衡時：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))如果在其他條件不變時，分別改變下列條件：①增加壓強；②增大O2的濃度；③減少SO3的濃度；④升高溫度；⑤使用催化劑，將對化學(xué)平衡有什么影響？閱讀勒夏特列簡介勒夏特列是一位精力旺盛的法國科學(xué)家，他研究過水泥的煅燒和凝固、陶器和玻璃器皿的退火、磨蝕劑的制造以及燃料、玻璃和炸藥的發(fā)展等問題．他對乙炔氣的研究，致使他發(fā)明了氧－乙炔焰，并用于焊接．勒夏特列特別感興趣的是科學(xué)和工業(yè)之間的關(guān)系，以及怎樣從化學(xué)反應(yīng)中得到最高的產(chǎn)量．他在這個領(lǐng)域里的研究使他于1888年發(fā)現(xiàn)了“勒夏特列原理”，他也因此而世界聞名．勒夏特列曾批評英國鋼鐵工業(yè)中的有些人企圖用增加高爐高度的辦法來減少高爐氣中CO的含量，指出這是背離化學(xué)平衡理論的，因此，也是行不通的．應(yīng)用勒夏特列原理可以充分利用原料，使化學(xué)反應(yīng)獲得較高的產(chǎn)量，因此勒夏特列原理廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)．習(xí)題一、填空題1．在下表空白處說明反應(yīng)條件的改變(其他條件不變時)對化學(xué)平衡的影響．2．在一定條件下，下列反應(yīng)達到化學(xué)平衡：2HI(g)H2(g)＋I2(g)(正反應(yīng))(1)如果升高溫度，平衡混合物的顏色________．(2)如果加入一定量的H2，平衡________移動．(3)如果使密閉容器的體積增大，平衡________移動．3．化學(xué)反應(yīng)2A＋B2C達到化學(xué)平衡時，根據(jù)以下條件各選擇正確的選項填空．(1)升高溫度時，C的量增加，此反應(yīng)________．①是放熱反應(yīng)；②是吸熱反應(yīng)；③沒有顯著的熱量變化；④原化學(xué)平衡沒有發(fā)生移動．(2)如果A、B、C都是氣體，達到平衡時減小壓強，那么________．①平衡不移動；②平衡向正反應(yīng)方向移動；③平衡向逆反應(yīng)方向移動；④C的濃度會增大．二、選擇題1．在一定條件下，使NO和O2在一密閉容器中進行反應(yīng)，下列說法中不正確的是[]A．反應(yīng)開始時，正反應(yīng)速率最大，逆反應(yīng)速率為零B．隨著反應(yīng)的進行，正反應(yīng)速率逐漸減小，最后為零C．隨著反應(yīng)的進行，逆反應(yīng)速率逐漸增大，最后不變D．隨著反應(yīng)的進行，正反應(yīng)速率逐漸減小，最后不變2．在一定條件下，對于密閉容器中進行的反應(yīng)：P(g)＋Q(g)R(g)＋S(g)下列說法中可以充分說明這一反應(yīng)已經(jīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是[]A．P、Q、R、S的濃度相等B．P、Q、R、S在密閉容器中共存C．P、Q、R、S的濃度不再變化D．用P的濃度表示的化學(xué)反應(yīng)速率與用Q的濃度表示的化學(xué)反應(yīng)速率相等3．在一定條件下，發(fā)生CO＋NO2CO2＋NO的反應(yīng)，達到化學(xué)平衡后，降低溫度，混合物的顏色變淺，下列有關(guān)該反應(yīng)的說法中正確的是[]A．正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)C．降溫后CO的濃度增大D．降溫后各物質(zhì)的濃度不變4．下列各反應(yīng)達到化學(xué)平衡后，加壓或降溫都能使化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動的是[]A．2NO2N2O4(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))B．C(s)＋CO22CO(正反應(yīng)為吸熱反應(yīng))C．N2＋3H22NH3(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))D．H2SH2＋S(s)(正反應(yīng)為吸熱反應(yīng))三、對于處于化學(xué)平衡狀態(tài)的下列反應(yīng)：CO＋H2O(g)CO2＋H21．如果降低溫度有利于H2的生成，那么正反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)？2．如果要提高CO的利用率，應(yīng)該采取哪些措施？四、當(dāng)人體吸入較多量的一氧化碳時，就會引起一氧化碳中毒，這是由于一氧化碳跟血液里的血紅蛋白結(jié)合，使血紅蛋白不能很好地跟氧氣結(jié)合，人因缺少氧氣而窒息，甚至死亡．這個反應(yīng)可表示如下：血紅蛋-O2＋CO血紅蛋白-CO＋O2運用化學(xué)平衡理論，簡述搶救一氧化碳中毒患者時應(yīng)采取哪些措施．五、牙齒的損壞實際是牙釉質(zhì)〔Ca5(PO4)3OH〕溶解的結(jié)果．在口腔中存在著如下平衡：當(dāng)糖附著在牙齒上發(fā)酵時，會產(chǎn)生H+，試運用化學(xué)平衡理論說明經(jīng)常吃甜食對牙齒的影響．

①實際上主要是[FeSCN]2+的顏色。

①勒夏特列（H．LeChatelier，1850—1936），法國科學(xué)家。本章小結(jié)一、化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率是用來衡量化學(xué)反應(yīng)進行的快慢的，用單位時間里反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示，單位常用mol/(L·s)或mol/(L·min)．參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)的性質(zhì)是決定化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素，不同的物質(zhì)參加的化學(xué)反應(yīng)，具有不同的反應(yīng)速率．此外，溫度、濃度、壓強和催化劑等也能影響化學(xué)反應(yīng)速率．二、化學(xué)平衡及影響化學(xué)平衡的條件1．化學(xué)平衡一定溫度下，在一個密閉容器里進行的可逆反應(yīng)，當(dāng)正反應(yīng)和逆反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率相等時，即達到了化學(xué)平衡．化學(xué)平衡是動態(tài)平衡，可以從正反應(yīng)達到，也可以從逆反應(yīng)達到．在平衡狀態(tài)時，平衡混合物里各組分的濃度保持不變．當(dāng)濃度、溫度等條件改變時，化學(xué)平衡即被破壞，并將在新的條件下建立新的平衡狀態(tài)，這就是化學(xué)平衡的移動．2．影響化學(xué)平衡的條件(填表)有關(guān)化學(xué)方程式的計算有一種反應(yīng)物過量的計算根據(jù)化學(xué)方程式進行計算，在生產(chǎn)和科學(xué)實驗中都具有很重要的意義。例如，在生產(chǎn)中常常需要根據(jù)原料的量計算能生產(chǎn)多少產(chǎn)物，或根據(jù)產(chǎn)物的量計算需要投入多少原料等。根據(jù)化學(xué)方程式的計算有多種類型和方法，我們已介紹過一些簡單的有關(guān)化學(xué)方程式的計算，在這一節(jié)，將就以下兩種類型和方法再做一些介紹。在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物之間的量的關(guān)系符合化學(xué)方程式所確定的量的關(guān)系，而在實際生產(chǎn)或科學(xué)實驗中，往往并不是使投入的反應(yīng)物恰好反應(yīng)完全，而是使有的反應(yīng)物過量。例如，工業(yè)上制硝酸過程中，氨的催化氧化反應(yīng)，就是使空氣過量。一般情況下，為使反應(yīng)能更有效地進行，常使一些來源豐富、價格低廉的原料（反應(yīng)物）過量，從而使另一些反應(yīng)物反應(yīng)完全。如果當(dāng)反應(yīng)物的量都給出時，應(yīng)怎樣進行化學(xué)計算呢？【例題1】8molH2與6molO2充分反應(yīng)，求生成水的質(zhì)量。此題給出了在化學(xué)反應(yīng)中兩種反應(yīng)物的量，計算時應(yīng)以哪種為標準呢？下面是某位學(xué)生的解法。解：生成水的物質(zhì)的量為n（H2O）。答：可生成216gH2O。上面的解法是以O(shè)2的量來計算的，這樣計算是不是正確呢？我們來驗證一下。根據(jù)題意，H2的物質(zhì)的量為8mol，可知反應(yīng)物中H的質(zhì)量為16g。而216克H2O中H的質(zhì)量為24g,明顯大于題中所給反應(yīng)物H2的質(zhì)量，這顯然是不合理的?？梢?，本題中O2是過量的，不應(yīng)以過量的O2的量來計算生成物H2O的量，而應(yīng)以H2的量來計算。實際上，在反應(yīng)中，8molH2和4molO2恰好反應(yīng)完全，剩余2molO2。上述反應(yīng)可如右圖形象地予以表

示。

在進行計算時，如果隨意選擇反應(yīng)物計算，可能會產(chǎn)生錯誤，如果先試算再驗證，也很麻煩。實際上,可以通過化學(xué)方程式中兩種反應(yīng)物之間量的關(guān)系，先判斷出哪種反應(yīng)物是過量的，再用不過量的那種反應(yīng)物的量來計算，這樣就可以簡化計算過程。

【例題1】可以用下列解法。

【解】設(shè)恰好跟8molH2反應(yīng)的O2的物質(zhì)的量為反應(yīng)物中O2為6mol，所以O(shè)2是過量的，應(yīng)以H2的量來計算。答：可生成144g水?！纠}2】向30mL2mol/LNaOH溶液中加入20mL1mol/LH2SO4溶液后，再滴加2滴～4滴紫色石蕊試液。通過計算說明加入石蕊試液后溶液應(yīng)顯什么顏色。解答上述問題的關(guān)鍵是要知道所得溶液呈酸性、堿性還是中性。所以，應(yīng)先通過計算判斷兩種反應(yīng)物是否恰好反應(yīng)，如果不是恰好反應(yīng)，則應(yīng)判斷哪種過量?！窘狻縩（NaOH）=c（NaOH）·V[NaOH（aq）]=2mol/L×0.03L=0.06moln（H2SO4）=c（H2SO4）·V[H2SO4（aq）]=1mol/L×0.02L=0.02mol所以，NaOH是過量的，反應(yīng)后溶液應(yīng)呈堿性。由此可判斷，滴加紫色石蕊試液后溶液顯藍色。答：滴加紫色石蕊試液后溶液顯藍色。多步反應(yīng)的計算在實際生產(chǎn)中，從原料到最終產(chǎn)物，一般都不是一步完成的，中間需經(jīng)過多個連續(xù)的反應(yīng)過程，像這樣的連續(xù)反應(yīng)，我們稱為多步反應(yīng)。工業(yè)上制硝酸、硫酸、乙醇等的反應(yīng)都是以多步反應(yīng)進行的?！纠}3】用CO還原5.0g某赤鐵礦石（主要成分為Fe2O3，雜質(zhì)不參加反應(yīng)）樣品，生成的CO2再跟過量的石灰水反應(yīng)，得到6.8g沉淀。求赤鐵礦石中Fe2O3的質(zhì)量分數(shù)。分析：本題為多步反應(yīng)，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：像這樣的多步（兩步）反應(yīng)，在計算時如果按照化學(xué)方程式一步一步地計算，則可先求CO2的量，再通過CO2求CaCO3的量，計算起來比較麻煩。在多步反應(yīng)中，由于第一步反應(yīng)的產(chǎn)物，即是下一步反應(yīng)的反應(yīng)物。根據(jù)化學(xué)方程式，每一步反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物之間有一定的量的關(guān)系，即物質(zhì)的量之比是一定的。所以，可以利用中間物質(zhì)作為“中介”，找出已知物質(zhì)和所求物質(zhì)之間的量的關(guān)系，簡化解題過程。在上題中，根據(jù)兩步反應(yīng)的化學(xué)方程式，可以用CO2作為“中介”得出下列關(guān)系：Fe2O3～3CO2～3CaCO3Fe2O3～3CaCO3所以，可以用下列簡單的方法進行計算。答：該赤鐵礦石中Fe2O3的質(zhì)量分數(shù)為72％。在進行多步反應(yīng)的計算時，一般的解題步驟為：1．寫出各步反應(yīng)的化學(xué)方程式；2．根據(jù)化學(xué)方程式找出可以作為中介的物質(zhì)，并確定反應(yīng)物、中介物質(zhì)、生成物之間的量的關(guān)系；3．確定反應(yīng)物和生成物之間的量的關(guān)系；4．根據(jù)所確定的反應(yīng)物和生成物之間的量的關(guān)系和已知條件進行計算?！纠}4】工業(yè)上制硫酸的主要反應(yīng)如下：煅燒2.5t含85％FeS2的黃鐵礦石（雜質(zhì)不參加反應(yīng)）時，F(xiàn)eS2中的S有5.0％損失而混入爐渣，計算可制得98％硫酸的質(zhì)量。分析：根據(jù)化學(xué)方程式，可以找出下列關(guān)系：FeS2～2SO2～2SO3～2H2SO4FeS2～2H2SO4本題從FeS2制H2SO4，是同種元素轉(zhuǎn)化的多步反應(yīng)，即理論上FeS2中的S全部轉(zhuǎn)變成H2SO4中的S。所以，解本題時，也可以根據(jù)硫元素的轉(zhuǎn)化關(guān)系直接列出上面關(guān)系式：FeS2——2H2SO4，并且可再簡化為：S——H2SO4?！窘狻扛鶕?jù)化學(xué)式，F(xiàn)eS2中含S的質(zhì)量為：由于有5.0％的S損失，2.5t含85％FeS2的黃鐵礦石中參加反應(yīng)的S的質(zhì)量為：設(shè)可制得98％硫酸的質(zhì)量為x。答：可制得98％硫酸3.4t。小結(jié)有關(guān)化學(xué)方程式的計算1．有一種反應(yīng)物過量的計算當(dāng)給出兩種反應(yīng)物的量時，要以不過量的那種反應(yīng)物的量來進行計算，而不能用過量的那種反應(yīng)物的量來進行計算。2．多步反應(yīng)的計算進行多步反應(yīng)的計算時，關(guān)鍵是找出反應(yīng)物和最終產(chǎn)物之間的關(guān)系?？筛鶕?jù)各步化學(xué)方程式列出反應(yīng)物和產(chǎn)物之間的量的關(guān)系式；如果屬于同一種元素轉(zhuǎn)化的反應(yīng)，也可以直接從元素的轉(zhuǎn)化找出關(guān)系式。影響化學(xué)反應(yīng)速率的條件化學(xué)反應(yīng)速率北京的故宮是世界著名的古建筑群，是祖國珍貴的文化遺產(chǎn)。在保和殿后，有一塊巨大的“云龍陛石”，上面雕有精美的蟠龍圖案（如左圖）。但是，近些年浮雕已開始受損，一些細小的花紋已變得模糊不清。在太和殿周圍的玉石護欄的蟠龍柱以及吐水龍頭上的花紋也不同程度地受到腐蝕。據(jù)統(tǒng)計，世界上的古建筑在本世紀所遭受的腐蝕比過去幾百年甚至幾千年所遭受的腐蝕還要嚴重，有的已面目全非。這真是一場大的災(zāi)難。造成這場災(zāi)難的元兇是什么呢？它就是我們在前面介紹過的酸雨。嚴格地講，大理石雕刻制品從安放的時候起，由于風(fēng)吹、日曬、雨淋等自然因素的影響，就開始受到腐蝕。問題在于為什么以前幾百年腐蝕很慢，而近幾十年腐蝕卻變快了呢？這就會涉及化學(xué)反應(yīng)速率的問題。不同的化學(xué)反應(yīng)進行得快慢不一樣，有的反應(yīng)進行得很快，瞬間就能完成，例如，氫氣和氧氣混合氣體遇火發(fā)生爆炸，酸、堿溶液的中和反應(yīng)等；有的反應(yīng)則進行得很慢，例如，有些塑料的分解要幾百年，而石油的形成要經(jīng)過億萬年等。這些都說明了不同的化學(xué)反應(yīng)具有不同的反應(yīng)速率?！緦嶒?】在兩支裝有少量大理石的試管里，分別加入10mL1mol／L鹽酸和10mL1mol／L醋酸。觀察現(xiàn)象。我們看到，在加入鹽酸的試管中，大理石與鹽酸迅速反應(yīng)，有大量氣泡產(chǎn)生。而加入醋酸的試管里，反應(yīng)則比較緩慢，只有少量氣泡產(chǎn)生?；瘜W(xué)反應(yīng)速率是用來衡量化學(xué)反應(yīng)進行的快慢程度的，通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。濃度的單位常用mol／L表示，化學(xué)反應(yīng)速率的單位常用mol／（L·min）或mol／（L·s）表示。例如，某反應(yīng)物的濃度在1min內(nèi)減少了1mol／L，則其化學(xué)反應(yīng)速率為1mol／（L·min）。又如，在某化學(xué)反應(yīng)中，某一反應(yīng)物B的初始濃度是2.0mol／L。經(jīng)過2min后，B的濃度變成了1.6mol／L，則在這2min內(nèi)B的化學(xué)反應(yīng)速率為0.2mol／（L·min）。影響化學(xué)反應(yīng)速率的條件不同的化學(xué)反應(yīng)，具有不同的反應(yīng)速率，這說明，參加反應(yīng)的物質(zhì)的性質(zhì)是決定化學(xué)反應(yīng)速率的重要因素。但由于受其他因素的影響，同一個化學(xué)反應(yīng)在不同的條件下可能會有不同的化學(xué)反應(yīng)速率。因此，我們可以通過改變反應(yīng)的條件來改變化學(xué)反應(yīng)的速率。改變化學(xué)反應(yīng)速率在實踐中有很重要的意義，例如，我們可以根據(jù)生產(chǎn)和生活的需要采取適當(dāng)?shù)拇胧?，加快某些生產(chǎn)過程，如加速煉鋼過程，加速合成樹脂或生產(chǎn)橡膠的反應(yīng)等；也可以根據(jù)需要減緩某些反應(yīng)速率，如防止鋼鐵生銹、延緩塑料和橡膠的老化等。在初中，我們曾做過硫與氧氣反應(yīng)的實驗：硫在空氣中燃燒時產(chǎn)生微弱的淡藍色火焰；而在純氧中燃燒時，則發(fā)出明亮的藍紫色火焰。這說明硫在純氧中與氧化合的反應(yīng)要比在空氣中進行得更快，更劇烈?！緦嶒?】在兩支放有少量大理石的試管里，分別加入10mL1mol／L鹽酸和10mL0．1mol／L鹽酸。觀察現(xiàn)象。然后給加入0．1mol／L鹽酸的試管加熱。觀察反應(yīng)現(xiàn)象。通過實驗，我們看到在加入1mol／L鹽酸的試管中有大量氣泡逸出，而在加入0．1mol／L鹽酸的試管中氣泡產(chǎn)生得很慢。這說明，濃度較大的鹽酸與大理石反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率比濃度小的鹽酸與大理石反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率快。許多實驗證明，當(dāng)其他條件不變時，增加反應(yīng)物的濃度，可以增大化學(xué)反應(yīng)速率。通過實驗我們還看到，給加入0.1mol／L鹽酸的試管加熱后，反應(yīng)速率明顯加快了。這說明溫度的變化也可以使反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率發(fā)生改變。有很多在高溫或常溫時進行得很快的化學(xué)反應(yīng)，在低溫下則進行得比較慢。這就是人們使用電冰箱保存食物的原因。我們知道，在實驗室里用分解氯酸鉀的方法制取氧氣時，為了加快氧氣生成的化學(xué)反應(yīng)速率，通常使用二氧化錳作催化劑?！緦嶒?】在兩支試管中分別加入5mL溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為5％的H2O2溶液和3滴洗滌劑，再向其中一支試管中加入少量MnO2粉末。觀察反應(yīng)現(xiàn)象。我們可以看出，在H2O2中加入MnO2粉末時，立即有大量氣泡產(chǎn)生，而在沒有加入MnO2粉末的試管中只有少量氣泡出現(xiàn)?？梢奙nO2使H2O2分解的反應(yīng)加快了。許多實驗和事實都證明，對于同一個化學(xué)反應(yīng)來說，條件不同時，反應(yīng)速率會發(fā)生變化。除了濃度、溫度、催化劑等能改變化學(xué)反應(yīng)速率外，若改變有氣體參加反應(yīng)的壓強，就是改變單位體積內(nèi)氣體反應(yīng)物的濃度，因此，也會影響化學(xué)反應(yīng)速率。此外,光、電磁波、超聲波、反應(yīng)物顆粒的大小、溶劑的性質(zhì)等，也會對化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。許多實驗和事實都證明，濃度、壓強（主要對有氣體參加的反應(yīng)）、溫度、催化劑等條件能影響化學(xué)反應(yīng)速率。為什么濃度、壓強、溫度、催化劑等外界條件能影響化學(xué)反應(yīng)速率呢？下面，我們將要探討這些問題。一、濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響我們知道，化學(xué)反應(yīng)的過程就是反應(yīng)物分子中的原子重新組合成生成物分子的過程，也就是反應(yīng)物分子中化學(xué)鍵的斷裂、生成物分子中化學(xué)鍵的形成過程。舊鍵的斷裂和新鍵的形成都是通過反應(yīng)物分子（或離子）的相互碰撞來實現(xiàn)的，如果反應(yīng)物的分子（或離子）相互不接觸、不碰撞，就不可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因此，反應(yīng)物分子（或離子）間的碰撞是反應(yīng)發(fā)生的先決條件。以氣體的反應(yīng)為例，任何氣體中分子間的碰撞次數(shù)都是非常巨大的。在101kPa和500℃時，0.001mol/L的HI氣體，每升氣體中，分子碰撞達每秒3.5×1028次之多。若每次碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，HI的分解反應(yīng)瞬間就能完成，而事實并不是這樣的。又如，在常溫常壓下，H2和O2活化分子具有比普通分子更高的能量，在碰撞時有可能克服原子間的相互作用而使舊鍵斷裂。但活化分子碰撞時，也不是每一次都能起反應(yīng)的，還必須在有合適的取向時的碰撞才能使舊鍵斷裂，如下圖所示。在上圖(1)中，運動員沒有提供足夠的能量，球沒有落入籃筐；在(2)中，球雖然具有足夠的能量，但沒有合適的取向，球也沒有落入籃筐；在(3)中，球具有足夠的能量和合適的取向，球落入籃筐，這與導(dǎo)致發(fā)生反應(yīng)的分子

（或離子）間的碰撞相類似。例如，HI分子的分解反應(yīng)有可能有以下幾種碰撞，如下圖所示。在（1）中，HI分子沒有足夠的能量，因此碰撞過輕，兩個分子又彼此彈離；在（2）中，由于碰撞沒有合適的取向，因此兩個分子也彼此彈離；在

（3）中，分子具有足夠的能量，且碰撞的取向合適，成為活化分子的有效碰撞，因此導(dǎo)致H——I鍵的斷裂及H——H鍵和I——I鍵的形成，即HI發(fā)生分解反應(yīng)，生成了H2和I2。在其他條件不變時，對某一反應(yīng)來說，活化分子在反應(yīng)物分子中所占的百分數(shù)是一定的，因此，單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目與單位體積內(nèi)反應(yīng)物分子的總數(shù)成正比，也就是和反應(yīng)物的濃度成正比。當(dāng)反應(yīng)物濃度增大時，單位體積內(nèi)分子數(shù)增多，活化分子數(shù)也相應(yīng)增大。譬如原來每單位體積里有100個反應(yīng)物的分子，其中只有5個活化分子，如果每單位體積內(nèi)的反應(yīng)物分子增加到200個，其中必定有10個活化分子，那么單位時間內(nèi)的有效碰撞次數(shù)也相應(yīng)增多，化學(xué)反應(yīng)速率就增大。因此，增大反應(yīng)物的濃度可以增大化學(xué)反應(yīng)速率。二、壓強對化學(xué)反應(yīng)速率的影響對于氣體來說，當(dāng)溫度一定時，一定量氣體的體積與其所受的壓強成反比。這就是說，如果氣體的壓強增大到原來的2倍，氣體的體積就縮小到原來的1/2,單位體積內(nèi)的分子數(shù)就會增大到原來的2倍，如圖所示。所以，增大壓強，就是增加單位體積里反應(yīng)物的物質(zhì)的量，即增大反應(yīng)物的濃度，因而可以增大化學(xué)反應(yīng)速率。相反，減小壓強，氣體的體積就擴大，濃度減小，因而化學(xué)反應(yīng)速率也減小。如果參加反應(yīng)的物質(zhì)是固體、液體或溶液時，由于改變壓強對它們體積改變的影響很小，因而對它們濃度改變的影響也很小，可以認為改變壓強對它們的反應(yīng)速率無影響。三、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響在濃度一定時，升高溫度，反應(yīng)物分子的能量增加，使一部分原來能量較低的分子變成活化分子，從而增加了反應(yīng)物分子中活化分子的百分數(shù)，使有效碰撞次數(shù)增多，因而使化學(xué)反應(yīng)速率增大。當(dāng)然，由于溫度升高，會使分子的運動加快，這樣單位時間里反應(yīng)物分子間的碰撞次數(shù)增加，反應(yīng)也會相應(yīng)地加快，但這不是反應(yīng)加快的主要原因，而前者是反應(yīng)加快的主要原

因。經(jīng)過多次實驗測得，溫度每升高10℃，化學(xué)反應(yīng)速率通常增大到原來的2～4四、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響催化劑能夠增大化學(xué)反應(yīng)速率的原因，是它能夠降低反應(yīng)所需要的能量,這樣就會使更多的反應(yīng)物分子成為活化分子，大大增加單位體積內(nèi)反應(yīng)物分子中活化分子所占的百分數(shù)，從而成千成萬倍地增大化學(xué)反應(yīng)速率。由于催化劑能成千成萬倍地增大化學(xué)反應(yīng)速率，因此，催化劑在現(xiàn)代化工生產(chǎn)中占有極為重要的地位。據(jù)初步統(tǒng)計，約有85％的化學(xué)反應(yīng)需要使用催化劑，有很多反應(yīng)還必須靠使用性能優(yōu)良的催化劑才能進行。小結(jié)討論采用哪些方法可以增大Fe與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率？在這些方法中，哪些是由于增加了活化分子在反應(yīng)物分子中的百分數(shù)所造成的？影響化學(xué)反應(yīng)速率的條件：參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)的性質(zhì)是決定化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素，不同的物質(zhì)參加的化學(xué)反應(yīng)，具有不同的反應(yīng)速率。此外，溫度、濃度、壓強和催化劑等也能影響化學(xué)反應(yīng)速率。當(dāng)碰撞的分子具有足夠的能量和合適的取向時，才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)物中活化分子所占的百分數(shù)越大，有效碰撞的次數(shù)越多，反應(yīng)進行得就越快。增加反應(yīng)的溫度、濃度、壓強（對有氣體存在的反應(yīng)）和使用性能良好的催化劑，都能增加反應(yīng)物分子間的有效碰撞次數(shù)，因而都能增大化學(xué)反應(yīng)速率。填寫下表：化學(xué)平衡在化學(xué)研究和化工生產(chǎn)中，只考慮化學(xué)反應(yīng)速率是不夠的，還需要考慮化學(xué)反應(yīng)所能達到的最大限度。例如，在合成氨工業(yè)中，除了要考慮使N2和H2盡可能快地轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3外，還要考慮使N2和H2盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3，這就涉及到化學(xué)反應(yīng)進行的程度問題——化學(xué)平衡?；瘜W(xué)平衡主要是研究可逆反應(yīng)規(guī)律的,如反應(yīng)進行的程度以及各種條件對反應(yīng)進行程度的影響等。一、化學(xué)平衡的建立在一定溫度下，當(dāng)把適量蔗糖晶體溶解在水里時，一方面，蔗糖分子不斷離開蔗糖表面擴散到水里去；另一方面，溶解在水里的蔗糖分子不斷地在未溶解的蔗糖表面聚集成為晶體，當(dāng)這兩個相反過程的速率相等時，蔗糖的溶解達最大限度，形成蔗糖的飽和溶液。此時，我們說達到溶解平衡狀態(tài)，如右圖所示。在溶解平衡狀態(tài)，溶解和結(jié)晶的過程并沒有停止，只是速率相等罷了，因此，溶解平衡狀態(tài)是一種動態(tài)平衡狀態(tài)?？赡娣磻?yīng)的情形又是怎樣的呢？我們可以通過CO與H2O(g)的反應(yīng)來進行研究：將0.01molCO和0.01molH2O(g)通入容積為1L的密閉容器里，在催化劑存在的條件下加熱到800℃，結(jié)果生成了0.005molCO2和0.005molH2，而反應(yīng)物CO和H2O(g)各剩余0.005mol我們可以用可逆反應(yīng)中正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率的變化來說明上面的過程，如下圖所示。當(dāng)反應(yīng)開始時，CO和H2O(g)的濃度最大，因而它們化合生成CO2和H2的正反應(yīng)速率最大；而CO2和H2的起始濃度為零，因而它們反應(yīng)生成CO和H2O(g)的逆反應(yīng)速率也為零。以后，隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)物CO和H2O(g)的濃度逐漸減小，正反應(yīng)的速率就逐漸減小；生成物CO2和H2的濃度逐漸增大,逆反應(yīng)的速率就逐漸增大。如果外界條件不發(fā)生變化，化學(xué)反應(yīng)進行到一定程度的時候，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，此時，化學(xué)反應(yīng)進行到最大限度，反應(yīng)物和生成物的濃度不再發(fā)生變化，反應(yīng)物和生成物的混合物（簡稱反應(yīng)混合物）就處于化學(xué)平衡狀態(tài)，簡稱化學(xué)平衡。實驗證明，如果不是從CO和H2O(g)開始反應(yīng)，而是各取0.01molCO2和0.01molH2，以相同的條件進行反應(yīng)，生成CO和H2O(g)，當(dāng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)時，反應(yīng)混合物里CO、H2O(g)、CO2、H2各為0.005mol，其組成與前者完全相同。當(dāng)反應(yīng)達到平衡的時候，正反應(yīng)和逆反應(yīng)都仍在繼續(xù)進行，只是由于在同一瞬間，正反應(yīng)生成CO2和H2的分子數(shù)和逆反應(yīng)所消耗的CO2和H2的分子數(shù)相等，亦即正、逆反應(yīng)的速率相等，因此反應(yīng)混合物中各組分的濃度不變。由此可見，化學(xué)平衡是一種動態(tài)平衡。綜上所述，化學(xué)平衡狀態(tài)是指在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。討論1高爐煉鐵中Fe2O3+3CO2Fe+3CO2是一個可逆反應(yīng)。在19世紀后期，人們發(fā)現(xiàn)煉鐵高爐所排出的高爐氣中含有相當(dāng)量的CO，有的工程師認為，這是由于CO和鐵礦石的接觸時間不夠長所造成的，于是在英國耗費了大量資金建造了一個高大的煉鐵高爐，以增加CO和鐵礦石的接觸時間?？墒呛髞戆l(fā)現(xiàn)，用這個高爐煉鐵，所排出的高爐氣中CO的含量并沒有減少。試應(yīng)用化學(xué)平衡的理論來分析，為什么用增加高爐高度的辦法不能減少煉鐵高爐氣中CO的含量？二、化學(xué)平衡常數(shù)為了進一步了解可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)時的特征，對于反應(yīng)可以進行以下的實驗。設(shè)在4個1L的密閉容器里，分別通入不同物質(zhì)的量的CO、H2O(g)、CO2和H2，把4個密閉容器都加熱到800℃，經(jīng)過足夠長的時間后，如果這4個容器里的4種物質(zhì)的濃度不再隨時間的改變而改變，那么，容器里的反應(yīng)混合物就都達到了化學(xué)平衡。把實驗測得的平衡濃度等數(shù)據(jù)列在表1為了研究平衡混合物中各物質(zhì)濃度之間的關(guān)系，我們把平衡混合物中各生成物的濃度乘積作為分子，把各反應(yīng)物的濃度乘積作為分母，求其比，該比也列在表1里。分析表1中的實驗數(shù)據(jù)，可以得出如下的結(jié)論：在一定溫度下，可逆反應(yīng)無論從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，又無論反應(yīng)物起始濃度的大小，最后都能達到化學(xué)平衡。這時生成物的濃度乘積除以反應(yīng)物的濃度乘積所得到的比是個常數(shù)，這個常數(shù)叫做該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)，簡稱平衡常數(shù)。平衡常數(shù)用符號K表示。例如，在800℃從平衡常數(shù)K的大小，可以推斷反應(yīng)進行的程度。K越大，表示化學(xué)反應(yīng)達到平衡時生成物濃度對反應(yīng)物濃度的比值越大，也就是反應(yīng)進行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率也越大。反之，K越小，表示反應(yīng)進行的程度越小，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率也越小?？赡娣磻?yīng)的平衡常數(shù)并不隨反應(yīng)物或生成物濃度的改變而改變，但隨溫度的改變而改變。例如反應(yīng)H2（g）+I2（g）2HI（g）在不同溫度時，其平衡常數(shù)如表2所示：因此，在使用平衡常數(shù)時，必須注意是在哪一溫度下進行的可逆反應(yīng)。影響化學(xué)平衡的條件化學(xué)平衡只有在一定的條件下才能保持，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)后，如果改變濃度、壓強、溫度等反應(yīng)條件，達到平衡的反應(yīng)混合物里各組分的濃度也會隨著改變，從而達到新的平衡狀態(tài)。我們研究化學(xué)平衡的目的，并不是希望保持某一個平衡狀態(tài)不變，而是要研究如何利用外界條件的改變，使舊的化學(xué)平衡破壞，并建立新的較理想的化學(xué)平衡。例如，使轉(zhuǎn)化率不高的化學(xué)平衡破壞，而建立新的轉(zhuǎn)化率高的化學(xué)平衡，從而提高產(chǎn)量。我們把可逆反應(yīng)中舊化學(xué)平衡的破壞、新化學(xué)平衡的建立過程叫做化學(xué)平衡的移動。下面，我們著重討論濃度、壓強和溫度的改變對化學(xué)平衡的影響。一、濃度對化學(xué)平衡的影響【實驗1】在一個小燒杯里混合10mL0.01mol/LFeCl3溶液和10mL0.01mol/LKSCN（硫氰化鉀）溶液，溶液立即變成紅色。把該紅色溶液平均分入3個試管中。在第一個試管中加入少量1mol/LFeCl3溶液，在第二個試管中加入少量1mol/LKSCN溶液。觀察這兩個試管中溶液顏色的變化，并與第三個試管中溶液的顏色相比較。FeCl3與KSCN起反應(yīng)，生成紅色的Fe(SCN)3（硫氰化鐵）和KCl，這個反應(yīng)可表示如下：FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl從上面的實驗可知，在平衡混合物里，當(dāng)加入FeCl3溶液或KSCN溶液后,試管中溶液的顏色都變深了。這說明增大任何一種反應(yīng)物的濃度都促使化學(xué)平衡向正反應(yīng)的方向移動，生成更多的Fe(SCN)3。其他實驗也可證明，在達到平衡的反應(yīng)里，減小任何一種生成物的濃度,平衡會向正反應(yīng)的方向移動；減小任何一種反應(yīng)物的濃度，平衡會向逆反應(yīng)的方向移動。綜上所述，在其他條件不變的情況下，增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度，都可以使化學(xué)平衡向正反應(yīng)的方向移動；增大生成物的濃度或減小反應(yīng)物的濃度，都可以使化學(xué)平衡向逆反應(yīng)的方向移動。討論2運用濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響以及化學(xué)平衡常數(shù)不隨濃度改變等知識，解釋濃度對化學(xué)平衡的影響。在生產(chǎn)上，往往采用增大容易取得的或成本較低的反應(yīng)物濃度的方法，使成本較高的原料得到充分利用。例如，在硫酸工業(yè)里，常用過量的空氣使SO2充分氧化，以生成更多的SO3。二、壓強對化學(xué)平衡的影響處于平衡狀態(tài)的反應(yīng)混合物里，不管是反應(yīng)物還是生成物，只要有氣態(tài)物質(zhì)存在，那么改變壓強也常常會使化學(xué)平衡移動。我們可以用下列反應(yīng)來說明壓強對化學(xué)平衡的影響。用注射器吸入少量NO2和N2O4的混合氣體，然后將注射器針頭插入橡皮塞中以封口，如圖所示。將注射器活塞反復(fù)往里推和往外拉，可以觀察到隨壓強變化對化學(xué)平衡的影響。當(dāng)活塞往外拉時，混合氣體的顏色先變淺又逐漸變深。應(yīng)怎樣理解呢？這必然是由于針筒內(nèi)體積增大，使氣體的壓強減小，濃度也減小,顏色變淺。后來顏色逐漸變深，這必然是由于化學(xué)平衡向著生成NO2反應(yīng)的方向即氣體體積增大的方向（每1體積N2O4分解生成2體積NO2）移動了。當(dāng)活塞往里推時，混合氣體的顏色先變深又逐漸變淺。這必然是由于針筒內(nèi)體積減小,氣體的壓強增大，濃度也增大，顏色變深。由于化學(xué)平衡向著生成N2O4的方向即氣體體積縮小的方向移動，因此混合氣體的顏色又逐漸變淺了。上述實驗證明，在其他條件不變的情況下，增大壓強，會使化學(xué)平衡向著氣體體積縮小的方向移動；減小壓強，會使化學(xué)平衡向著氣體體積增大的方向移動。在有些可逆反應(yīng)里，反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的總體積沒有變化，例如：在這種情況下，增大或減小壓強都不能使化學(xué)平衡移動。固態(tài)物質(zhì)或液態(tài)物質(zhì)的體積，受壓強的影響很小，可以忽略不計。因此,如果平衡混合物都是固體或液體，改變壓強不能使化學(xué)平衡移動。三、溫度對化學(xué)平衡的影響在吸熱或放熱的可逆反應(yīng)里，反應(yīng)混合物達到平衡狀態(tài)以后，改變溫度也會使化學(xué)平衡移動。【實驗2】把NO2和N2O4的混合氣體盛在兩個連通的燒瓶里，然后用夾子夾住橡皮管，把一個燒瓶放進熱水里，把另一個燒瓶放進冰水（或冷水）里，如圖所示（或見彩圖）。觀察混合氣體的顏色變化，并與常溫時盛有相同混合氣體的燒瓶中的顏色進行對比。在NO2生成N2O4的反應(yīng)里，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。從上面的實驗可知，混合氣體受熱顏色變深，說明NO2濃度增大，即平衡向逆反應(yīng)方向移動?；旌蠚怏w被冷卻時顏色變淺，說明NO2的濃度減小，即平衡向正反應(yīng)方向移動。由此可見，在其他條件不變的情況下，溫度升高，會使化學(xué)平衡向著吸熱反應(yīng)的方向移動；溫度降低，會使化學(xué)平衡向著放熱反應(yīng)的方向移動。濃度、壓強、溫度對化學(xué)平衡的影響可以概括為平衡移動原理，也叫勒沙特列原理：如果改變影響平衡的一個條件（如濃度、壓強或溫度等），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。由于催化劑能夠同等程度地增加正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率，因此它對化學(xué)平衡的移動沒有影響。也就是說，催化劑不能改變達到化學(xué)平衡狀態(tài)的反應(yīng)混合物的組成，但是使用催化劑，能夠改變反應(yīng)達到平衡所需的時間。平衡移動原理對所有的動態(tài)平衡都適用，如對后面將要學(xué)習(xí)的電離平衡也適用。但是，平衡移動原理也有局限性，如雖然能用它來判斷平衡移動的方向，但不能用它來判斷建立新平衡所需要的時間，以及在平衡建立過程中各物質(zhì)間的數(shù)量關(guān)系等。這需要進一步學(xué)習(xí)其他理論，在中學(xué)階段不再介紹。討論3下列反應(yīng)達到化學(xué)平衡時：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)）如果在其他條件不變時，分別改變下列條件：①增加壓強；②增大O2的濃度；③減少SO3的濃度；④升高溫度；⑤使用催化劑，將對化學(xué)平衡有什么影響？簡要說明理由。資料勒沙特列簡介勒沙特列是法國一位精力旺盛的科學(xué)家，他研究過水泥的煅燒和凝固、陶器和玻璃器皿的退火、磨蝕劑的制造以及燃料、玻璃和炸藥的發(fā)展等問題。他對乙炔氣的研究，致使他發(fā)明了氧-乙炔焰，并用于焊接。勒沙特列特別感興趣的是科學(xué)和工業(yè)之間的關(guān)系，以及怎樣從化學(xué)反應(yīng)中得到最高的產(chǎn)量。他在這個領(lǐng)域里的研究使他于1888年發(fā)現(xiàn)了“勒沙特列原理”，他也因此而世界聞名。勒沙特列曾批評英國鋼鐵工業(yè)中的有些人企圖用增加高爐高度的辦法來減少高爐氣中CO的含量，指出這是背離化學(xué)平衡理論的，因此，也是行不通的。勒沙特列原理廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，使化學(xué)反應(yīng)能獲得較高的產(chǎn)量，大大提高了工業(yè)生產(chǎn)的效益。閱讀化學(xué)反應(yīng)的方向自然界里的變化過程都是有方向性的。例如，高處的水總是往低處流，而低處的水不可能自發(fā)地往高處流。又如，放在空氣中的熱開水總是變成冷水，而冷水不可能自發(fā)地變成熱開水?；瘜W(xué)反應(yīng)也有方向性。例如，鐵制品放在潮濕的空氣中能自發(fā)地生成鐵銹，而鐵銹卻不可能自發(fā)地變成鐵。很久以來，人們一直在探討化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的方向。在無數(shù)科學(xué)家的辛勤努力下，終于發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)放熱反應(yīng)都能自發(fā)地進行，放熱越多，反應(yīng)進行得越完全。這是由于反應(yīng)放出的熱量越多，能量降低得也越多。反應(yīng)有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向。然而有些吸熱過程在室溫時也能進行。例如，冰在室溫時會自發(fā)地吸熱變成水。有些吸熱反應(yīng)在室溫時雖不能自發(fā)地進行，但當(dāng)升高溫度時卻能自發(fā)地進行。例如，NH4HCO3的分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，在室溫時NH4HCO3。不分解，但當(dāng)加熱時，NH4HCO3的分解反應(yīng)會自發(fā)地進行。這是由于反應(yīng)除有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向外，還有另一趨向于最大混亂度的傾向。在冰中，每個水分子按一定規(guī)則有序排列著，當(dāng)冰融化時，水分子的有序排列遭到破壞，變成較為無序排列的液體狀態(tài)，即混亂度增大了，因此，冰在室溫時能自發(fā)地吸熱變成水。同樣地，將NH4HCO3加熱時發(fā)生如下反應(yīng)：NH4HCO3（s）NH3（g）+H2O（g）+CO2（g）由于一種有序的晶體NH4HCO3反應(yīng)后生成了三種無序的氣體分子，使混亂度增大，因此，在加熱時NH4HCO3的分解反應(yīng)能自發(fā)進行。在實際分析化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的方向時，需要綜合考慮反應(yīng)趨向于最低能量狀態(tài)的傾向和趨向于最大混亂度的