登陆注册
15681300000011

第11章 平衡理论的相关实验(1)

压强(浓度)对反应平衡的影响

为了加深巩固压强(浓度)对化学平衡的影响,崇明县崇明中学卢耀棠老师通过课外兴趣小组的活动进一步改装成一个演示实验,现介绍如下:

1.实验原理:

ICl(褐色液态)+Cl2(黄绿色气态)ICl3(黄色固态),根据上列反应式中氯气压强(浓

度)的大小(从气压计中的读数表示),通过观察反应物ICl(褐色液态)和生成物ICl3(黄色固态)的颜色变化判断压强(浓度)对化学平衡的影响。

2.实验装置:

3.实验操作:

(1)在锥形瓶中放置适量的结晶碘,通入干燥、纯粹的氯气,使结晶碘全部生成褐色液态的ICl为止(不宜通入过多氯气,防止生成黄色固态ICl3。若有ICl3产生,可用洗耳球在锥形瓶口鼓气吹去多余的氯气,能除去ICl3)。尾气经氢氧化钠溶液吸收。

(2)将制备有ICl的锥形瓶按上图装置跟预先装有干燥、纯粹氯气的注射器用短柄皮管连接,并接上气压计。

(3)推压注射器的活塞将氯气注入锥形瓶中。如时,锥形瓶中随着氯气的压强(浓度)增大(从气压计中CuCl2溶液的液面下降表示出来),在瓶壁和瓶底上逐渐生成黄色固态的ICl3。

(4)若用注射器逐渐抽去锥形瓶中的部分氯气,压强变小,可观察到黄色固态ICl3的量逐渐减少;褐色液态ICl的量逐渐增多。当停止注射器的活塞运动,即在某一压强时(设温度保持不变),体系呈平衡状态。

(5)如果将锥形瓶从装置系统中彻离出来(呈敞开体系),倘若向锥形瓶中通入干燥、纯粹的氯气,则褐色液态ICl全部转变成黄色固态ICl3。若用洗耳球向锥形瓶中鼓气吹去所有氯气,则黄色固态ICl3全部转变为褐色液态ICl。

4.结尾语:

使用一氯化碘跟氯气反应,作为介绍压强(浓度)对化学平衡的影响与二氧化氮和四氧化二氮的

平衡的演示实验,两者比较起来,前者较为理想,而且效果明显。同时前者的体系中既有液态物质,又有固态物质。可以了解它们的体积受压强的影响很小。

“压强对反应平衡影响”的改进实验

1.实验原理:

磷酸的第一级电离常数K1=7.52×10-3,而亚硫酸的K1=1.54×10-2,磷酸的酸性

比亚硫酸稍弱。所以,当磷酸与亚硫酸钠混合后,混合液中发生了一连串复杂的多步反应,最后达成互相关联的多个平衡。在平衡混合体系中,含有多种酸式盐、酸和正盐。但对于中学生,可以用简化的一个平衡反应式给他们见面:2H2PO4+NaSO32NaH2PO4+H2O+SO2

由于亚硫酸的酸性略强,所以,在通常状况下放出的二氧化硫气体较少,大量的二氧化硫“储存”在多步互相关联的平衡混合体系中。当减小平衡混合物的压强时,多步平衡都向右移动,产生大量的二氧化硫气体;再加大压强时,多步平衡又都向左移动,产生的二氧化硫气体又很快溶解。结合上述简化的平衡反应式分析,则可得出压强对平衡的影响规律。

2.实验装置及操作:

取25×200mm大试管一支,配上单孔塞并与50cc的注射器相连。大试管内盛20%的磷酸溶液达试管容积的四分之三,再加入约相当于磷酸溶液体积五分之一的无水亚硫酸钠粉末,然后,立即塞住管口并上下颠倒试管,使亚硫酸钠粉末大部分溶解。四川射洪县中学黄世述老师设计的装置如图。

进行实验时,先外拉注射器活塞,可看到大量白色泡沫自溶液中迅速勃起,甚至涌进导管;再向内压注射器活塞,白色泡沫立即全部消失。此实验所需试剂都可在课堂上临时加入,操作非常简便。

3.几点注意事项:

(1)实验前装置内留下的气体空间应适当小些,这样能使装置内气压的升降幅度大,效果更显著。为达此目的,大试管内混合液上部空间只宜占试管容积的五分之一左右;注射器活塞应事先向内推至尽头;导气管的长度也应在20cm以内。

(2)实验进行时,最好在大试管背面衬一块深色底板,以使学生对白色泡沫的产生和消失看得更加清楚。

(3)在磷酸溶液中事先加入几滴海鸥洗涤剂,以使产生的二氧化硫泡沫不易破裂。这样,在推拉注射器活塞时可从容不迫。

压强对化学平衡影响实验的改进

①将两个150ml连通的充有二氧化氮气体的圆底烧瓶(A、B)固定在铁架台上(如图1),叫学生观察。

连通的目的是为了使学生看到两个烧瓶中的二氧化氮处于相同的条件下,且浓度相同。

②拆去A、B两个烧瓶之间的连通管,将导气管口夹好,勿使烧瓶中二氧化氮外逸。

③在一个250ml的圆底烧瓶(C)中放入5ml四氯化碳,在酒精灯上加热,待烧瓶中的空气被赶尽后,迅速与A瓶连接好(如图2)。当C瓶冷至室温时,四氯化碳又变为液体,烧瓶C中形成真空,打开A瓶导气管的夹子,可以看到二氧化氮迅速从A瓶扩散到C瓶中。在一瞬间,因体积扩大造成二氧化氮浓度降低,至使颜色变浅。约一、两秒钟后,颜色又变深,最后A、C两瓶中二氧化氮的颜色与B瓶的颜色无有多大差别,表明A瓶中二氧化氮的浓度又与原来的浓度相近,这就说明了反应:2NO2N2O4随着压强的减小,平衡向左发生了移动,至使二氧化氮增多。

图1图2

④再取一个250ml的圆底烧瓶(D),放入5ml四氯化碳,按着3的做法与B瓶连接好,当B、D瓶的颜色与A、C瓶的颜色相同时,打开D瓶排气导管的水止夹,待空气压入后,(压强亦随之增大),再夹好。(此过程二氧化氮不会外逸)可以看到B、D瓶瓶的颜色要比A、C瓶浅得多,说明了B、D中的二氧化氮减少了。由此可知反应:2NO2N2O4随着压强的增大,平衡向右发生了移动。

“压强对平衡影响”的演示新方法

高中化学教材上,压强对平衡影响的演示实验效果不明显,上海南汇县周浦中学朱钟英、薛齐林老师另辟蹊径,采用光电比色法效果显著。

1.实验原理:

NO2与N2O4混合气体的吸光度与NO2的浓度成正比。

2.实验用品:

581—G型光电比色计、100ml注射器、10cm凸视镜(a)(用于放大吸光度读数)、铜片、浓HNO3、555玻璃胶、自制泡塑透镜座(b),如图所示:

3.实验步骤:

(1)在比色皿A、B中各充入少量和较多量的NO2,用橡皮塞封口,分别测出吸光度。用下表向学生介绍NO2浓度与吸收度成正比的原理,并解释比色皿中虽含有空气,但因空气无色,且不与NO2、N2O4反应,所以不会影响实验结果。实验数据如下:比色皿混合气体颜色[NO2]吸光度

A浅大0.095

B深小0.200

(2)给比色皿c配制带弯玻管的单孔塞,塞子外涂上玻璃胶避免加压时漏气。注射器内吸入约45毫升NO2,用2厘米长的短橡皮管连接到比色皿c上。将注射器活塞来回抽动若干次,使比色皿和注射器内颜色一致。

(3)把比色皿c推入光路,改变压强,测定吸光度。

状态吸光度[NO2]分析和结论

加压前0.185

加压时0.250变大因为气体体积突然变小,所以[NO2]变大。

加压后达到新平衡时0.230变小平衡向生成N2O4的方向移动。由此可见,加大压强时,平衡向气体体积缩小的方向移动。

减压时0.140变小因为气体体积突然变大,所以[NO2]变小。

减压后达到新平衡时0.155变大平衡向生成NO2的方向移动,由此可见,减小压强时,平衡向气体体积增大的方向移动。

4.优点:

(1)教材只演示加大压强时,混合气体的颜色先变深后变浅,这种说法是不够明确的。在光电比色法中,根据加压后达到新平衡时的吸光度0.23大于加压前的吸光度0.185,可以充分说明,加压后气体颜色先变深后变浅,但这个浅色仍比加压前要深。减压时情况类似。

(2)重复性好。重复此实验时,吸光度虽会有不同,但改变压强时吸光度的变化规律始终是一致的。

浓度对平衡移动的一个误解

同类推荐
  • 希利尔讲艺术史

    希利尔讲艺术史

    《希利尔讲艺术史》:当孩子拿着笔开始随意涂鸦,或者把橡皮泥揉捏成自己想要的东西时,孩子就已经是艺术家了,所以美国最杰出的教育家希利尔最终选择以独特的方式给孩子们聊艺术和艺术史。这是史上最通俗易读的艺术史普及读物。希利尔先生讲述艺术的方式如此奇特和妙不可言,让孩子们在接受知识的同时收获了无穷的乐趣。
  • 动物的危机与保护

    动物的危机与保护

    人和动物天生就是好朋友,人类对其他生命形式的亲近感是一种与生俱来的天性,只不过许多人的这种亲近感被现实生活逐渐磨蚀或掩盖掉了。但也有越来越多的人,在现实生活的压力和纷扰下,渐渐觉得从动物身上更能寻求到心灵的慰藉乃至生命的意义。狗的忠诚、猫的温顺会令他们快乐并身心放松.而野生动物身上所散发出的野性光辉及不可思议的本能,则令他们着迷甚至肃然起敬
  • 花开是最好的借口:执著是一种心态

    花开是最好的借口:执著是一种心态

    本书内容分为六个部分,介绍了很多生活和处事的哲学。内容包括:开在心灵深处的花;有月光,我们就不慌;不要等到机遇的柿子成熟;整只整只的忧伤;微喇的时光;有一种爱像海绵等。
  • 房地产开发与经营

    房地产开发与经营

    《房地产开发与经营》共分12章,主要内容包括绪论、房地产开发与经营的理论和策略、房地产企业、房地产开发与经营环境、房地产市场调研、房地产融资与投资、房地产开发项目的可行性研究、房地产开发项目的前期准备工作、房地产项目的建设实施与开发经营、房地产营销、房地产交易经营和房地产物业资产管理。《房地产开发与经营》可作为房地产经营与管理专业、工程管理专业的教学用书,也可作为建筑经济管理,土木工程等专业选修课程的教学用书或教学参考书。
  • 社会管理与社会建设

    社会管理与社会建设

    《社会管理与社会建设》挑选了几个当前社会建设中比较重要的问题,形成社会结构、社会流动、社会组织、社会事业、社会保障、社会矛盾和社区建设七个专题,作者从基本概念、相关理论、国内外实践经验、问题与对策建议等几个方面入手,试图给读者提供该领域基本的理论、知识和观点,同时在借鉴已有实践和研究成果的基础上,结合作者本人的研究,提供了一些探索性的政策建议。
热门推荐
  • 我的文艺生活

    我的文艺生活

    有酒有肉有书有梦我与你一起领略萧逸的文艺生活
  • 女配逆袭:系统大人请帮忙

    女配逆袭:系统大人请帮忙

    (月月第一次写文,希望大家能够喜欢,月月还是学生,更新较慢,大家不要弃文,月月会很努力的!)在路边捡到一个手镯,却让安瑾月一次次的穿越,穿越到各文女配,得到女配逆袭系统,系统在手,男主我有!女主?呵,还是看着我如何攻略男主,走上辉煌之路吧!
  • 萧瑟年华初相见

    萧瑟年华初相见

    “唐瑟哥哥,快来追我啊。”“曦儿别跑。”几年未见,对方似乎改变了不少,却……有些生疏了。后来,互相误会,生离死别,最终茫茫两海月。出国?车祸?都是浮云,只有见到你,才是关键。但是为时已晚,永不……见面。
  • 恰似昔年露从白

    恰似昔年露从白

    千年之前,他们是生死相随的神仙眷侣。千年之后,她是他殿前的看家狐狸。那些温柔的瞬间,究竟是真情流露还是心机暗藏。最后他只说了一句:“这千年的寻觅只是为了取你心头之血,救我心爱之人。”然而他只是用千年的心机布了一个局,为的就是护她一世安稳。
  • 99封信说爱你

    99封信说爱你

    衣衫薄心事长的年少时光,我们有太多秘密藏在心底,我很想告诉你,却始终哽在喉咙,永远地与你错过。我去过很多地方,看了很多繁星与白云,可我还是忘不了你,我去了月老庙,将你与我的名字从三生石上狠狠地擦掉,它...竟然流泪了。原来,我与你早已注定要纠缠三生三世。
  • 别急别哭:废柴小妹你慢慢来

    别急别哭:废柴小妹你慢慢来

    不断失败、不断跌落…别人口中的巫女,是否能在过去与将来的无尽循环中逃脱?
  • 盗墓寻宝

    盗墓寻宝

    遥远地心深处存在一个高度的文明!传说人类起源于地心,从几千公里的地底爬出地表!从黑暗到光明;从爬行到直立!黑暗的暗黑大陆,高超的生物机械科技。巨型的机关兽、仿制的史前生物,与主人公一起探索长生的秘密!从盗墓到探寻人类的起源,马拉松日渐成熟!
  • 花季心语

    花季心语

    每个人都有十八岁的花季,每个人的花季都不一样,我的花季心语就是你来过我的青春便好。——《花季心语》
  • Hero Tales From American History

    Hero Tales From American History

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 惊魂一路

    惊魂一路

    原本平凡的五个人,他们在逆境中成长,每个人都拥有着不同的本领,他们一起与妖魔斗争,侦破着一件件超出科学范围内的离奇任务。是什么令他们走到一起?他们又拥有着怎样神秘的身世?答案将会在文章里一一揭晓。他们相濡以沫,他们一路相互搀扶着走在这伏魔之路,他们的情谊究竟能走多久?千年冰封的缘分,在爱与恨的深渊里,在命与死的夹缝中,他将何去何从?前世姻缘孽,今生定结离。惊魂一路!曲折一生!伏魔路,非比寻常。