化学反应的平衡位移实验设计

化学反应的平衡位移实验设计
一、实验目的
本次实验的主要目的是通过直观的实验现象，观察和研究化学反应平衡的位移情况，从而加深对化学平衡原理的理解，并探究影响化学反应平衡移动的因素。

二、实验原理
化学反应平衡是指在一定条件下，可逆反应中正反应和逆反应的速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化的状态。

当外界条件（如温度、浓度、压强等）发生改变时，化学平衡会发生移动，以重新达到新的平衡状态。

以一个常见的可逆反应为例：N₂(g) ＋ 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) （正反应为放热反应）
当增大反应物的浓度（如增加 N₂或 H₂的浓度）时，平衡会向正反应方向移动，生成更多的 NH₃；当减小生成物的浓度（如移走
NH₃）时，平衡也会向正反应方向移动。

升高温度，由于正反应是放热反应，平衡会向逆反应方向移动；降低温度则会向正反应方向移动。

增大压强，平衡会向着气体分子数减少的方向移动，即向正反应方向移动；减小压强则向逆反应方向移动。

1、仪器：
具支试管
注射器
橡皮塞
导管
水槽
温度计
酒精灯
铁架台
石棉网
2、药品：
二氧化氮（NO₂）气体（红棕色）四氯化碳（CCl₄）
浓硝酸（HNO₃）
铜片
稀硫酸（H₂SO₄）
1、浓度对化学平衡的影响
（1）在具支试管中充入一定量的二氧化氮气体，观察此时气体的
颜色（红棕色）。

（2）用注射器通过橡皮塞向试管中缓慢注入适量的四氯化碳液体，振荡试管，观察气体颜色的变化。

（3）解释实验现象：四氯化碳不与二氧化氮反应，但它能溶解二
氧化氮，使得二氧化氮的浓度降低。

根据化学平衡原理，降低反应物
浓度，平衡会向逆反应方向移动，导致二氧化氮气体的颜色变浅。

2、温度对化学平衡的影响
（1）取一支具支试管，装入少量的二氧化氮气体，塞上橡皮塞，
将其放入盛有冷水的水槽中，观察气体颜色的变化。

（2）再将试管取出，放入盛有热水的水槽中，观察气体颜色的变化。

（3）解释实验现象：二氧化氮气体存在着以下平衡：2NO₂(g) ⇌
N₂O₄(g) （正反应为放热反应）。

当放入冷水中时，温度降低，平衡
向正反应方向移动，生成更多的无色的 N₂O₄，气体颜色变浅；放入
热水中时，温度升高，平衡向逆反应方向移动，生成更多的红棕色的NO₂，气体颜色加深。

3、压强对化学平衡的影响
（1）在一个密闭的注射器中充入一定量的二氧化氮气体，观察此
时气体的颜色和注射器的刻度。

（2）通过压缩注射器的活塞，减小容器的体积，增大压强，观察
气体颜色和注射器刻度的变化。

（3）再通过拉伸注射器的活塞，增大容器的体积，减小压强，观
察气体颜色和注射器刻度的变化。

（4）解释实验现象：压缩注射器活塞时，压强增大，平衡向气体
分子数减少的方向（即生成 N₂O₄的方向）移动，气体颜色先变深后
变浅；拉伸注射器活塞时，压强减小，平衡向气体分子数增多的方向（即生成 NO₂的方向）移动，气体颜色先变浅后变深。

4、催化剂对化学平衡的影响
（1）在一个试管中加入适量的稀硫酸和铜片，观察有无明显现象。

（2）向试管中加入少量的硝酸钾固体，观察现象。

（3）解释实验现象：铜与稀硫酸不反应，但加入硝酸钾固体后，
硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，能与铜发生反应。

但需要注
意的是，催化剂只能改变反应的速率，不能改变化学平衡的状态。

五、实验注意事项
1、实验中使用的气体和药品具有一定的危险性，操作时要小心谨慎，避免接触到皮肤和吸入气体。

2、实验仪器要确保密闭性良好，防止气体泄漏。

3、观察实验现象时要仔细、全面，并及时记录。

4、实验结束后，要妥善处理实验废弃物，保护环境。

通过以上实验设计，我们可以直观地观察到化学反应平衡的位移现象，深入理解影响化学平衡移动的因素。

这不仅有助于我们在理论上
掌握化学平衡的知识，还能为实际应用中的化学工艺优化提供重要的
参考依据。

希望这个实验设计能为大家在化学学习和研究中带来帮助，让我们更加深入地探索化学世界的奥秘！。