化學(xué)平衡原理的應(yīng)用-ppt課件

化學(xué)平衡原理的運(yùn)用 復(fù)習(xí)目標(biāo) 1 理解勒夏特列原理的涵義 掌握濃度 溫度 壓強(qiáng)等條件對化學(xué)平衡移動的影響 2 利用所學(xué)化學(xué)反應(yīng)速率 化學(xué)平衡的原理來解釋生活 生產(chǎn)中的實(shí)際問題 判斷平衡移動方向 解釋有關(guān)實(shí)驗(yàn)事實(shí) 化學(xué)平衡 電離平衡 水解平衡 配合平衡 溶解平衡 選擇反應(yīng)適宜條件 應(yīng)用范圍 一 合成氨條件的選擇 問題1 請同學(xué)們寫出合成氨的化學(xué)反應(yīng)方程式 并說明這個(gè)反應(yīng)有什么特點(diǎn) N2 3H22NH3 特點(diǎn) a 可逆反應(yīng)b 正反應(yīng)放熱c 正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng) 問題2 請同學(xué)們分析工業(yè)生產(chǎn)主要要考慮哪些問題 首要 經(jīng)濟(jì)效益與社會效益 基本要求 a 單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)量高b 原料利用率高 反應(yīng)速率問題 化學(xué)平衡問題 問題3 根據(jù)以上要求 分別從化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡兩個(gè)角度分析合成氨的合適條件 填表 高溫 高壓 使用 高壓 低溫 無影響 一 合成氨條件的選擇 使用催化劑 鐵 這樣可以大大加快化學(xué)反應(yīng)速率 提高生產(chǎn)效率 也提高了經(jīng)濟(jì)效益 選擇合適的溫度 500 左右 該溫度是合成氨催化劑的活性溫度 選擇合適的壓強(qiáng) 20MPa 50MPa 該壓強(qiáng)下進(jìn)行生產(chǎn) 對動力 材料 設(shè)備等來說正合適 合成氨的適宜條件 實(shí)際生產(chǎn)中 還需及時(shí)分離出NH3 并不斷向體系中補(bǔ)充N2 H2以增加反應(yīng)物濃度 使平衡向合成氨的方向進(jìn)行 例 下列有關(guān)合成氨工業(yè)的敘述 可用勒沙特列原理來解釋的是 A 使用鐵觸媒 使N2和H2的混合氣體有利于合成氨B 高壓比常壓條件更有利于合成氨的反應(yīng)C 500 左右比室溫更有利于合成氨的反應(yīng) D 合成氨時(shí)采用循環(huán)操作 可提高原料的利用率 B 思考3 有平衡體系CO g 2H2 g CH3OH g Q 為了增加甲醇的產(chǎn)量 工廠應(yīng)采取的正確措施是 A 高溫高壓B 適宜溫度高壓催化劑C 低溫低壓D 低溫高壓催化劑 B 1 SO2的制取 2 SO2的催化氧化 3 SO3的吸收 SO3 H2O H2SO4 沸騰爐 吸收塔 二 硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理 硫酸工業(yè)生產(chǎn)流程自制動畫 硫酸的工業(yè)生產(chǎn) 沸騰爐 接觸室 吸收塔 凈化 冷卻 4 尾氣處理 尾氣的組成 SO2 O2 N2 少量SO3等 回收利用堿液吸收法 NH3 H2O2NH3 H2O SO2 NH4 2SO3 已知 N2 g 3H2 g 2NH3 g Q 2SO2 g O2 g 2SO3 g Q回答下列問題 1 從影響速率和平衡的因素分析 要有利于NH3和SO3的生成 理論上應(yīng)采取的措施是 實(shí)際生產(chǎn)中采取的措施分別是中 2 在實(shí)際生產(chǎn)的合成氨過程中 要分離出氨氣 目的是 而合成SO3過程中 不需要分離出SO3 原因是 高溫高壓催化劑 合成氨 高溫 高壓 催化劑 合成SO3 高溫 常壓 催化劑 減少生成物濃度 使平衡向生成NH3方向移動 該反應(yīng)向生成SO3的方向進(jìn)行程度大 達(dá)到平衡后SO2余量較少 故不需要分離SO3 思考1 二 化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用 1 配制FeCl3 FeCl2溶液 加入HCl 2 將醋酸鈉溶液和酚酞混合溶液加熱 溶液顏色變化的原因 3 實(shí)驗(yàn)室用排飽和食鹽水的方法吸收氯氣 2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋 1 溶液的配制 4 已知2CH3COOH CH3COOH 2 Q Q O 為了測定CH3COOH的相對分子質(zhì)量應(yīng)選擇什么樣的實(shí)驗(yàn)條件 5 用熱濃的Na2CO3溶液除油污 6 ZnCl2溶液作焊藥 3 實(shí)驗(yàn)條件的選擇 4 日常生活的應(yīng)用 下列現(xiàn)象可利用勒夏特列原理解釋的有 CO2難溶于飽和的NaHCO3溶液由H2 I2 g HI組成的平衡體系 加壓后顏色加深實(shí)驗(yàn)室常用飽和食鹽水除去Cl2中的HCl加壓可使CO2在水中溶解度增大在醋酸中加入足量NaOH 可使醋酸幾乎完全電離在氨水中加入MgCl2溶液有白色沉淀 在氨水和NH4Cl的混合溶液中加入MgCl2溶液無白色沉淀 答案 1 3 4 5 6 例 近年來 某些自來水廠在用液氯進(jìn)行消毒處理時(shí)還加入少量液氨 其反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH3 HClO H2O NH2Cl 一氯氨 NH2Cl較HClO穩(wěn)定 試分析加液氨能延長液氯殺菌時(shí)間的原因 解析 液氨與次氯酸反應(yīng)生成較HClO穩(wěn)定的NH2Cl后 不影響HClO的殺菌效率 且由于反應(yīng)可逆 隨HClO消耗 平衡逆向移動 從而延長HClO殺菌時(shí)間 痛風(fēng)是以關(guān)節(jié)炎反復(fù)發(fā)作及產(chǎn)生腎結(jié)石為特征的一類疾病 關(guān)節(jié)炎的原因歸結(jié)于在關(guān)節(jié)滑液中形成了尿酸鈉晶體 反應(yīng)式如下 Ur Na NaUr s Ur 指尿酸根離子 第一次關(guān)節(jié)炎發(fā)作大都在腳趾和手指的關(guān)節(jié)處 這說明該反應(yīng)是放熱的 還是吸熱的 為什么 判斷平衡移動方向 腳趾和手指的關(guān)節(jié)處離心臟較遠(yuǎn) 一般溫度較低 溫度較低的部位易于患病 即形成了尿酸鈉晶體 這說明溫度降低時(shí) 平衡向結(jié)晶方向移動 說明該反應(yīng)是放熱的 鉀是 種活潑的金屬 工業(yè)上通常用 Na l KCl l NaCl l K g Q 0來制取鉀 各物質(zhì)的沸點(diǎn)與壓強(qiáng)的關(guān)系見表 1 在常壓下金屬鉀轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)從反應(yīng)混合物中分離的最低溫度約為 而反應(yīng)的最高溫度應(yīng)低于 2 在制取鉀的過程中 為了提高原料的轉(zhuǎn)化率可以采取的措施是 770 890 降低壓強(qiáng)或移去鉀蒸氣適當(dāng)升高溫度 思考 工業(yè)生產(chǎn)硫酸時(shí) 反應(yīng)SO2 O22SO3 Q的生成條件 400 500 常壓 V2O5催化劑 試解釋之 三 化學(xué)平衡計(jì)算類型 1 求反應(yīng)物起始濃度 反應(yīng)物和生成物的平衡濃度 2 求反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 生成物的產(chǎn)率 3 求平衡混合物各組分的百分含量 4 求平衡后壓強(qiáng)的變化和體積的變化 5 混合氣體平均分子量的計(jì)算 6 平衡移動后密度的計(jì)算 相對分子質(zhì)量 化學(xué)式中各原子的相對原子質(zhì)量的總和 由氣體的密度或相對密度求氣體相對分子質(zhì)量 1 密度 g L 計(jì)算表達(dá)式 標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體 M 22 4L mol 2 相對密度 相對密度是在同溫同壓下兩種氣體的密度之比 混合氣體的平均分子量的有關(guān)計(jì)算 基本計(jì)算關(guān)系 變換計(jì)算關(guān)系 阿伏加德羅定律及其有關(guān)推論 1 阿伏加德羅定律 溫度和壓強(qiáng)相同時(shí) 相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子 2 阿伏加德羅定律的推論 同溫同壓時(shí) 氣體物質(zhì)的體積與物質(zhì)的量成正比 同溫同壓時(shí) 氣體物質(zhì)的摩爾質(zhì)量與密度成正比 同溫同壓時(shí) 質(zhì)量相同的氣體物質(zhì)的體積與摩爾質(zhì)量成反比 1 合成氨的反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡 測得體系中NH3為4mol 起始與平衡時(shí)的壓強(qiáng)之比為13 8 且 H2 始 H2 平 4 1 求N2和H2的轉(zhuǎn)化率 解 設(shè)N2 H2的起始物質(zhì)的量分別為x yN2 3H2 2NH3總量始xy0 x y變264平x 2y 64x y 4 N2的轉(zhuǎn)化率 100 83 3 H2的轉(zhuǎn)化率 2 1體積SO2和3體積空氣混合后在450 以上通過V2O5催化劑發(fā)生反應(yīng) 若同溫同壓下測得反應(yīng)前后混合氣體的密度比為0 9 1 求SO2的轉(zhuǎn)化率 混合氣體的相對分子質(zhì)量 相對氫氣的密度 分析 體積與密度為反比關(guān)系 反應(yīng)前后氣體的密度比為0 9 1 則前后體積比為1 0 9 即氣體總體積減少了10 0 4體積 這樣就將已知的密度比轉(zhuǎn)換成了氣體體積差量 利用差量法進(jìn)行計(jì)算 2SO2 O2 2SO3 V21x0 4X 0 8 即SO2的轉(zhuǎn)化率為80 計(jì)算技巧 1 差量法 例1 在一個(gè)固定體積的密閉容器中 放入2molX和3molY 在一定條件下反應(yīng) 4X 氣 3Y 氣 2Q 氣 nR 氣 達(dá)到平衡后 容器內(nèi)溫度不變 容器內(nèi)壓強(qiáng)比原來增加5 X的濃度減小1 3 則反應(yīng)方程中的n值為 A 5B 3C 6D 2練習(xí)1 將氣體A放入密閉容器中 在一定溫度時(shí)反應(yīng) 2A 氣 B 氣 nC 氣 達(dá)到平衡時(shí) 壓強(qiáng)增大m 測得A的轉(zhuǎn)化率也為m 則n的值為 A 1B 2C 3D 4 C C 守恒法 例2 將1molA 2molB的混合物132g在密閉容器中反應(yīng) A 氣 2B 氣 2C 氣 2D 氣 達(dá)到平衡后 測得A的轉(zhuǎn)化率為30 則平衡時(shí)混合氣體的平均分子量為 A 44B 48C 40D 52 C 練習(xí)2 在體積為20L的真空密閉容器中 充入0 1molH2和0 2molI2 氣 T1溫度下發(fā)生反應(yīng) H2 g I2 g 2HI g 熱量測得平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為50 再升溫到T2 平衡發(fā)生移動并達(dá)到新的平衡 測得HI的平衡濃度為T1時(shí)的一半 整個(gè)過程體積不變 則T2時(shí)平衡混合物的密度為 g LA 2 12B 2 55C 3 06D 3 18 B 3 極限法 例3 在一定溫度下的密閉容器中加入CO和H2O 氣 各1mol當(dāng)反應(yīng)CO H2O 氣 CO2 H2達(dá)到平衡時(shí)生成0 5mol的CO2 若其它條件不變 再充入8molH2O 氣 重新達(dá)到平衡時(shí)CO2的物質(zhì)的量為 A 0 5molB 0 93molC 1molD 1 5mol練習(xí)3 在一密閉容器中 用等物質(zhì)的量的A和B發(fā)生如下反應(yīng) A 氣 2B 氣 2C 氣 反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí) 若混合氣體中A和B的物質(zhì)的量之和與C的物質(zhì)的量相等 則這時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為 A 40 B 50 C 60 D 70 B A 判斷正反應(yīng)是吸熱還是放熱 吸熱 1 正反應(yīng)熱 2 ab 吸 A B Q 0 C D 例 在容積固定的密閉容器中 充入2L氣體A和1L氣體B 在一定條件下發(fā)生反應(yīng) 3A g B g nC g 2D g 達(dá)到平衡時(shí) A的物質(zhì)的量濃度減小1 2 混合氣體的平均式量增大1 8 則式中n的值為 A 2B 1C 4D 3 用于解釋常見的化學(xué)變化 對氨水加熱 溶液的pH值如何變化變化 為什么Al OH 3既溶于強(qiáng)酸 又溶于強(qiáng)堿 應(yīng)用1 電離平衡原理的應(yīng)用 弱電解質(zhì)的電離平衡是指在一定條件 如溫度 濃度 下 當(dāng)電解質(zhì)分子電離成離子的速率和離子重新結(jié)合成分子的速率相等時(shí) 電離過程就達(dá)到了平衡狀態(tài) 這叫做電離平衡 2 電離平衡 例3 BiCl3水解生成BiOCl BiOCl難溶于水 1 BiCl3水解的反應(yīng)方程式為 2 醫(yī)藥上把BiOCl叫做次氯酸鉍 分析這種名稱是否合理 3 把適量BiCl3溶于濃NaCl溶液中或溶于含有少量鹽酸的水中能得到澄清溶液 試用平衡移動原理分析可能的原因 BiCl3 H2O BiOCl 2HCl 不合理 因?yàn)锽iOCl中 Cl的化合價(jià)為 1價(jià) 濃NaCl溶液中 Cl 抑制BiCl3的溶解 使Bi3 的濃度減少 鹽酸抑制Bi3 的水解 例 PH相同 體積相同的鹽酸與醋酸溶液 分別與過量的鋅粉反應(yīng) 則正確的描述是 A 開始時(shí)產(chǎn)生氫氣的速率 v HCl v HAc B 開始時(shí)產(chǎn)生氫氣的速率 v HCl v HAc C ts后產(chǎn)生氫氣的速率 v HCl v HAc D 最終產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量 n HCl n HAc 例 25 時(shí) 在物質(zhì)的量濃度為1mol L的 NH4 2SO4 NH4 2CO3 NH4 2Fe SO4 2的溶液中 測得其 NH4 分別為a b c 下列判斷中正確的是 A a b cB a b cC a c bD c a b D 三 化學(xué)平衡的種類 1 溶解平衡 2 電離平衡 AgCl s Ag Cl 3 鹽類水解平衡 與你有關(guān)的平衡問題 1 怎樣保護(hù)牙齒 2 煤氣中毒怎么辦 3 治療胃病用了什么藥劑 4 人的血液的pH值為什么穩(wěn)定在7 35 7 45 1 在一定溫度 壓強(qiáng)和有催化劑存在條件下 將N2和H2按1 3的體積比混合 當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí) 混合氣中含有mmol的NH3 且NH3的體積分?jǐn)?shù)量為a 求起始時(shí)N2 H2的物質(zhì)的量 設(shè)起始狀態(tài)N2為xmol 則H2為3xmolN2 3H2 2NH3起始物質(zhì)的量 mol x3x0轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量 mol m 23m 2m平衡物質(zhì)的量 mol m由題給條件知a 例1 氯化銅溶液為淡藍(lán)色 當(dāng)加入濃鹽酸后 溶液就會變成黃綠色 這種顏色變化是由下列可逆反應(yīng)引起的 Cu H2O 4 2 4Cl CuCl4 2 4H2O下列方法能使溶液變成淡藍(lán)色的是 A 加蒸餾水B 加AgNO3溶液C 加NaCl溶液D 加鹽酸 AB 例2 在氯化鐵溶液中加入難溶于水的碳酸鈣粉末 觀察到碳酸鈣逐漸溶解 產(chǎn)生無色氣體和紅褐色沉淀 試解釋觀察到的現(xiàn)象 解析 FeCl3在溶液中能發(fā)生水解 Fe3 3H2O Fe OH 3 3H 建立