化学平衡一、背景资料背景资料1大气臭氧层中的化学平衡地球表面有大气层覆盖，离地面大约12km以上的高空中有一臭氧（O3）层（实质是臭氧浓度较高些），它是地球生命的保护屏障。我们知道，太阳辐射对生命危害极大的是紫外线。当太阳辐射通过臭氧层时，被吸收了约90％的紫外线，或者说把这些紫外辐射能量转变为热量，使地面生命免受伤害。这其中的奥妙就在于臭氧层里存在以下动态平衡的缘故：O2＋OO3现在来分析臭氧层中的这一平衡是怎样建立的，又怎样把紫外辐射能转变为热能的。首先，太阳辐射把高空的氧气分子分裂为2个氧原子，性质异常活泼的氧原子跟氧气分子结合成臭氧，O2O＋OO2＋O→O3然后，在紫外线作用下，臭氧转化成氧气，并放出热量：2O33O2＋Q这一反应被看做臭氧能吸收紫外线，即从能量角度看，相当于把紫外辐射能转变成热能。臭氧分解而生成的氧气，又会被太阳辐射作用生成氧原子，氧原子又会和氧气分子结合成臭氧，臭氧又吸收紫外线分解成氧……，所以在臭氧层中，O3、O2和O处于动态平衡，构成了地球生命免受紫外线杀伤的天然屏障。背景资料2“保护臭氧层”成为全球关注的问题近10余年来，人们发现臭氧层的某些部位有巨大的空洞或者支离破碎，造成了地球上相应地区的皮肤疾病发生率增加，研究表明，破坏臭氧层的物质主要是人工合成的致冷剂——氟里昂。氟里昂是一类氟氯烃，如二氟二氯甲烷（CCl2F2）是常见的氟里昂品种，用于冰箱致冷剂、农药喷洒助剂等。氟里昂能破坏臭氧层，完全是因为它的十分稳定的分子结构。扩散到大气层中的氟里昂分子，几乎不跟大气中的任何物质反应，又不溶于水（不能进入水体），因此直接扩散至大气层高空。在臭氧层中，由于强烈的太阳辐射而分解产生氯原子。CCl2F2Cl＋CClF2（二氟一氯甲基）氯原子化学性质十分活泼，立即跟臭氧层中氧原子结合，发生一系列反应：Cl＋O→ClO（一氧化氯基）ClO＋O→O2＋Cl这一过程因氧原子的消耗而使臭氧分子减少，而氯原子恰恰没有消耗，故只要少量的氯原子就能使臭氧分子大大减少，以致达不到构成平衡所需要的浓度，失去或部分失去了吸收紫外线的功能，造成全球性的环境污染。目前，人们已十分重视这一问题，世界保护臭氧层大会多次商议，呼吁限制和逐步停止氟里昂的生产，我国也在寻找替代品。研制不使用氟里昂的冰箱已取得可喜成果。背景资料3在373K时，将0.100mol无色的N2O4气体放入1L抽空的密闭容器中，立刻出现红棕色。颜色是由于部分N2O4分解为NO2而产生的。N2O4(无色)2NO2(红棕色)N2O4是否能够完全转化为NO2呢？隔一定时间对该体系进行分析，可得下表（表一）的数据由表中数据看出，最多只可能有0.060molN2O4分解为NO2。为什么这个分解反应不能进行到底用心爱心专心呢？这是因为该反应的逆反应不能忽略，这样的反应就是典型的可逆反应。表一时间/s020406080100c(N2O4)/(mol·L-1)0.1000.0700.0500.0400.0400.040c(NO2)/(mol·L-1)0.0000.0600.1000.1200.1200.120反应开始时，容器中仅有N2O4的分解反应。NO2一旦生成，逆反应便立即发生：2NO2N2O4经过一定时间，正反应速率和逆反应速率相等了，N2O4和NO2的浓度不再变化，这是建立了化学平衡。下表（表二）给出了三组实验数据，第一组数据从N2O4的分解反应开始，第二组实验是从NO2化合的方向开始，第三组实验由N2O4、NO2的混合物开始。就是说，不论反应的初始浓度如何，也不管反应是从正向开始还是从逆向开始，最后都能建立平衡。平衡时，反应物和产物的浓度都相对稳定，不随时间变化。表二N2O4—NO2体系的平衡浓度（373K）初始浓度/(mol·L-1)平衡浓度/(mol·L-1)c(NO2)2/c(N2O4)实验1NO2N2O40.0000.1000.1200.040实验2NO2N2O40.1000.0000.0720.014实验3NO2N2O40.1000.1000.1600.070表三不同温度下的c(NO2)2/c(N2O4)的值背景资料4【实验】取2个封装有NO2和N2O4混合气体的玻璃球，将一个球浸在盛有热水的大烧杯里另一个浸在盛有冷水的大烧杯里，比较两个球里气体的颜色。将两个球互换位置，稍等片刻，再比较两个球里气体的颜色。为了便于实验，也可以用一段较粗的塑料管将二个装有NO2气体的玻璃球连接起来。用心爱心专心T/K273323373c(NO2)2/c(N2O4)0.0...
