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  • 温度对化学平衡的影响
  • 发布时间:2019-04-15 15:36 | 作者:admin | 来源:未知 | 浏览:
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  •   温度对化学平衡的影响
      
      在吸热或放热的可逆反应里,反应混合物达到平衡状态以后,改变温度也会使化学平衡移动。
      
      【实验3-2】把NO2和N2O4的混合气体盛在两个连通的烧瓶里,然后用夹子夹住橡皮管,把一个烧瓶放进热水里,把另一个烧瓶放进冰水(或冷水)里,如图3-9所示(或见彩图)。观察混合气体的颜色变化,并与常温时盛有相同混合气体的烧瓶中的颜色进行对比。
      
      在NO2生成N2O4的反应里,正反应是放热反应,逆反应是吸热反应。
      
      从上面的实验可知,混合气体受热颜色变深,说明NO2浓度增大,即平衡向逆反应方向移动。混合气体被冷却时颜色变浅,说明NO2的浓度减小,即平衡向正反应方向移动。
      
      由此可见,在其他条件不变的情况下,温度升高,会使化学平衡向着吸热反应的方向移动;温度降低,会使化学平衡向着放热反应的方向移动。
      
      浓度、压强、温度对化学平衡的影响可以概括为平衡移动原理,也叫勒沙特列①原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
      
      由于催化剂能够同等程度地增加正反应速率和逆反应速率,因此它对化学平衡的移动没有影响。也就是说,催化剂不能改变达到化学平衡状态的反应混合物的组成,但是使用催化剂,能够改变反应达到平衡所需的时间。
      
      平衡移动原理对所有的动态平衡都适用,如对后面将要学习的电离平衡也适用。但是,平衡移动原理也有局限性,如虽然能用它来判断平衡移动的方向,但不能用它来判断建立新平衡所需要的时间,以及在平衡建立过程中各物质间的数量关系等。这需要进一步学习其他理论,在中学阶段不再介绍。
      
      讨论
      
      下列反应达到化学平衡时:
      
      2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
      
      (正反应为放热反应)
      
      如果在其他条件不变时,分别改变下列条件:①增加压强;②增大O2的浓度;③减少SO3的浓度;④升高温度;⑤使用催化剂,将对化学平衡有什么影响?简要说明理由。
      
      资料
      
      勒沙特列简介
      
      勒沙特列是法国一位精力旺盛的科学家,他研究过水泥的煅烧和凝固、陶器和玻璃器皿的退火、磨蚀剂的制造以及燃料、玻璃和炸药的发展等问题。他对乙炔气的研究,致使他发明了氧-乙炔焰,并用于焊接。
      
      勒沙特列特别感兴趣的是科学和工业之间的关系,以及怎样从化学反应中得到最高的产量。他在这个领域里的研究使他于1888年发现了“勒沙特列原理”,他也因此而世界闻名。
      
      勒沙特列曾批评英国钢铁工业中的有些人企图用增加高炉高度的办法来减少高炉气中CO的含量,指出这是背离化学平衡理论的,因此,也是行不通的。
      
      勒沙特列原理广泛应用于工业生产,使化学反应能获得较高的产量,大大提高了工业生产的效益。
      
      阅读
      
      化学反应的方向
      
      自然界里的变化过程都是有方向性的。例如,高处的水总是往低处流,而低处的水不可能自发地往高处流。又如,放在空气中的热开水总是变成冷水,而冷水不可能自发地变成热开水。化学反应也有方向性。例如,铁制品放在潮湿的空气中能自发地生成铁锈,而铁锈却不可能自发地变成铁。很久以来,人们一直在探讨化学反应自发进行的方向。在无数科学家的辛勤努力下,终于发现绝大多数放热反应都能自发地进行,放热越多,反应进行得越完全。这是由于反应放出的热量越多,能量降低得也越多。反应有趋向于最低能量状态的倾向。
      
      然而有些吸热过程在室温时也能进行。例如,冰在室温时会自发地吸热变成水。有些吸热反应在室温时虽不能自发地进行,但当升高温度时却能自发地进行。例如,NH4HCO3的分解反应是吸热反应,在室温时NH4HCO3。不分解,但当加热时,NH4HCO3的分解反应会自发地进行。这是由于反应除有趋向于最低能量状态的倾向外,还有另一趋向于最大混乱度的倾向。在冰中,每个水分子按一定规则有序排列着,当冰融化时,水分子的有序排列遭到破坏,变成较为无序排列的液体状态,即混乱度增大了,因此,冰在室温时能自发地吸热变成水。同样地,将NH4HCO3加热时发生如下反应:
      
      NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)
      
      由于一种有序的晶体NH4HCO3反应后生成了三种无序的气体分子,使混乱度增大,因此,在加热时NH4HCO3的分解反应能自发进行。
      
      在实际分析化学反应自发进行的方向时,需要综合考虑反应趋向于最低能量状态的倾向和趋向于最大混乱度的倾向这两种因素。表3-3列入了化学反应自发进行的一些情况。
      
      表3-3化学反应自发进行的方向
      
      反应的能量变化混乱度变化化学反应自发进行的方向
      
      放热反应增大任何温度下都能自发进行
      
      放热反应减小较低温度下能自发进行
      
      吸热反应增大高温下能自发进行
      
      吸热反应减小任何温度下都不能自发进行
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