勒沙特列原理的應(yīng)用34課件

1、3-3 影響平衡的因素影響平衡的因素3-3平衡位置如何隨著影響平衡的變因移動，可利用法國科學(xué)家勒沙特列 (H. L. Le Chtelier)所提出的勒沙特列原理預(yù)測： 若一平衡系受到某一因素影響時，反應(yīng)會向抵消此因素的方向移動，直到達成新的平衡。本節(jié)將介紹濃度、壓力及溫度此三項變因?qū)ζ胶獾挠绊懬樾?。影響平衡的因?-33-3.1 濃度對平衡的影響3-3.2 壓力對平衡的影響3-3.3 溫度對平衡的影響3-3.4 勒沙特列原理的應(yīng)用濃度對平衡的影響3-3.1實例 1：鉻酸鉀與二鉻酸鉀的平衡濃度對平衡的影響3-3.1根據(jù)勒沙特列原理：當(dāng)?shù)稳臌}酸時，氫離子的濃度增加，為抵消此因素，反應(yīng)必須向右移動

2、，因此黃色之 鉻酸根的濃度減少，而橙色之二鉻酸根的濃度增 加，故溶液變?yōu)槌壬７粗?，滴入氫氧化鈉溶液時，因氫氧離子與氫離子中和，而使氫離子濃度降低，所以反應(yīng)必須向左移動，以抵消此因素，故溶液 變回黃色。濃度對平衡的影響3-3.1實例 2：血紅色濃度對平衡的影響3-3.1於 t1 時在平衡系中添加 NaOH，產(chǎn)生 Fe(OH)3 沉澱，因為 Fe3+ 的濃度降低，致使平衡向右移動，因此血紅色的 FeSCN2+ 濃度減少；於 t2 時達成新的平衡。濃度與平衡的關(guān)係濃度對平衡的影響3-3.1結(jié)論：在平衡系中1. 加入反應(yīng)物或移除產(chǎn)物2. 移除反應(yīng)物或加入產(chǎn)物平衡狀態(tài) 。向右移動平衡狀態(tài) 。向左移動濃

3、度對平衡的影響範(fàn)例 3-8定溫時，反應(yīng) BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42(aq)達平衡後，分別進行下述操作：(a)加入硫酸鋇 (b)加入氯化鋇 (c)加入硫酸鈉回答下列問題：(1) 平衡狀態(tài)如何移動？(2) 各離子的平衡濃度如何改變？範(fàn)例 3-8(1)(a)在平衡系中加入固體溶質(zhì)，不會破壞平衡狀態(tài)，故平衡不移動。(b) Ba2 增大，故平衡向左移動。(c) SO42 增大，故平衡向左移動。(2)(a)各離子的平衡濃度均不變。(b) BaSO4 的莫耳數(shù)增加，但是濃度不變；Ba2較原平衡時大，SO42 較原平衡時小。(c) BaSO4 的莫耳數(shù)增加，但是濃度不變；Ba2較原平衡時

4、小，SO42 較原平衡時大。解答練習(xí)題 3-8在平衡系 2CrO42(aq) + 2H+(aq) Cr2O72(aq) + H2O(l)中，加入下列何種物質(zhì)會使 CrO42 之平衡濃度減少？(多重選擇題)(A) K2CrO4(s)(B) BaCl2(s)(C) 少量濃 HNO3(aq)(D) NaOH(s)(E) K2Cr2O7(s)壓力對平衡的影響3-3.2在氣體的反應(yīng)中，若反應(yīng)前、後氣體總莫耳數(shù)不相等，則改變反應(yīng)系體積會造成平衡移動。根據(jù)勒沙特列原理，容器體積縮小，則系統(tǒng)的總壓力增加，要抵消此因素，則平衡必須向氣體莫耳數(shù)較少的一方移動。相反地，若擴大容器體積，則平衡將朝向氣體莫耳數(shù)較多的一

5、方移動。壓力對平衡的影響3-3.2實例 1：氨的合成反應(yīng)加大反應(yīng)系統(tǒng)的壓力，反應(yīng)向氣體莫耳數(shù)較少的一方移動，反應(yīng)物係數(shù)和1+34，產(chǎn)物係數(shù)和2，故平衡向氨的生成方向移動， 氨的產(chǎn)率提高。壓力對平衡的影響3-3.2實例 2：在一支注射針筒中充入 NO2 氣體後密閉，則其中 NO2 可與 N2O4 達成平衡狀態(tài)壓力對平衡的影響3-3.2注射筒內(nèi) NO2 與 N2O4 達平衡狀態(tài)，壓縮體積，可見筒內(nèi)氣體的顏色變深，再度達平衡後，容器內(nèi)氣體的顏色較壓縮瞬間略淺，但仍較原平衡時之顏色深。因 NO2 與 N2O4 之濃度皆增大，故筒內(nèi)氣體顏色變深，此時反應(yīng)向右移動；壓力對平衡的影響3-3.2實例 3：一氧

6、化碳與二氧化氮反應(yīng)生成 二氧化碳與一氧化氮反應(yīng)物係數(shù)和1+1產(chǎn)物係數(shù)和，壓縮或擴大反應(yīng)系的體積，各物質(zhì)濃度同時增加或減少相同倍率，反應(yīng)商 Q 之值仍與 K 值相等， 平衡不移動。壓力對平衡的影響3-3.2結(jié)論： 若體積縮小，則壓力增大，平衡狀態(tài)會向氣態(tài)成分之係數(shù)和較小的一邊移動。 若擴大體積，則壓力減小，平衡狀態(tài)會向氣態(tài)成分之係數(shù)和較大的一邊移動。 若反應(yīng)式左右兩邊氣態(tài)成分之係數(shù)和相等之平衡系，改變體積或壓力不會使平衡移動。壓力對平衡的影響壓力與平衡的關(guān)係範(fàn)例 3-9壓縮下列平衡系的體積，預(yù)測各反應(yīng)的平衡移動方向。(1) P4(s) + 6Cl2(g) 4PCl3(g)(2) PCl3(g)

7、+ Cl2(g) PCl5(g)(3) PCl3(g) + 3NH3(g) P(NH2)3(g) + 3HCl(g) 解答(1) 因為 P4 為固態(tài)，壓縮體積只對 Cl2 及 PCl3 的濃度有 影響，右邊氣體係數(shù)為 4，左邊氣體係數(shù)為 6，故平 衡向右移動。(2) 右邊氣體係數(shù)為 1，左邊氣體係數(shù)和為 2，故平衡向 右移動。(3) 左、右兩邊氣體係數(shù)和皆為 4，故壓縮容器體積，平 衡不移動。練習(xí)題 3-9750 時，CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) 的反應(yīng)達平衡，下列各項操作可使平衡向何方移動？(1) 除去 H2O(g)。(2) 壓縮容器體積。(3) 定溫、定容下

8、，加入惰性氣體。(4) 定溫、定壓下，加入惰性氣體。答：向左答：向左答：不移動答：向右溫度對平衡的影響3-3.3冰過的西瓜較未冰者口感更為鮮甜？ 加等量果糖的冰咖啡與熱咖啡，冰咖啡似乎苦味較淡？原因之一是因為果糖的甜度會隨溫度而變化：溫度的改變造成平衡的移動，也可以勒沙特列原理來加以解釋。低溫時，平衡向右，使得-果糖的百分率較高溫時大，所以冰涼後的水果就比較甜了。溫度對平衡的影響3-3.3實例 1：哈柏法合成氨的反應(yīng)此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高相當(dāng)於施加熱能於此平衡系；根據(jù)勒沙特列原理，平衡應(yīng)向消耗能量的方向移動，亦即向左方移動。結(jié)果：N2、H2，NH3平衡常數(shù) K 值 。變小溫度對平衡的影響3

9、-3.3實例 2：N2O4 與 NO2 的平衡反應(yīng)在室溫時，混合氣體中有 NO2，因而呈淡紅棕色。浸於熱水浴中，混合氣體中有更多的 NO2，因而呈暗紅色。浸於冰水浴中，混合氣體中大部分為 N2O4，因而幾近無色。動畫：二氧化氮的可逆反應(yīng)溫度對平衡的影響3-3.3實例 2：N2O4 與 NO2 的平衡反應(yīng)此反應(yīng)向右為吸熱反應(yīng)，當(dāng)升高溫度，平衡向消耗能量的一方移動，即向右移動，反應(yīng)物 N2O4 的濃度減少，產(chǎn)物 NO2 的濃度增加，故容器內(nèi)氣體的顏色變深，平衡常數(shù) K 值 。若降低溫度，則容器內(nèi)氣體顏色變淡，平衡常數(shù) K 值 。變大變小溫度對平衡的影響3-3.3結(jié)論：溫度升高時，平衡會向吸熱的方向

10、移動；溫度下降時，平衡會向放熱的方向移動； 放熱反應(yīng)之平衡常數(shù)隨溫度的升高而 ，變小 吸熱反應(yīng)之平衡常數(shù)隨溫度的升高而 ，增大溫度對平衡的影響動畫：影響平衡的因素溫度對平衡的影響3-3.3溫度與催化劑的差異變因影響溫度催化劑反應(yīng)速率升高溫度使正、逆反應(yīng)速率增加的程度並不相等，故溫度可改變平衡狀態(tài)加入催化劑使正、逆反應(yīng)速率增加的程度相等，故催化劑不改變平衡狀態(tài)平衡常數(shù)能改變平衡常數(shù)不改變平衡常數(shù)勒沙特列原理的應(yīng)用3-3.4哈柏法是工業(yè)上製造氨的方法：勒沙特列原理的應(yīng)用3-3.4哈柏法製氨：以鐵粉作為催化劑，並混合氧化鉀及氧化鋁，以加強催化效果。在反應(yīng)中，催化劑可等量增加正、逆反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)達

11、到平衡的時間，但並不會改變平衡位置，故無法提高氨的產(chǎn)率。勒沙特列原理的應(yīng)用3-3.4哈柏法製氨：從勒沙特列原理來看，有利於氨的生成的條件為： (壓力)、 (溫度)。高壓低溫在高壓的條件下，平衡向生成氨的一方移動，且高壓下反應(yīng)物的碰撞頻率增大，反應(yīng)速率亦增大；但壓力太高，將導(dǎo)致成本提高，且危險性也大，故一般製氨採用的壓力約為：350 500 大氣壓。降低溫度時，平衡向放熱的方向移動，對氨的生成有利，但因低溫時反應(yīng)速率太慢，故須提高溫度以增加反應(yīng)速率。因此，必須在兩者之間尋求最佳條件，目前工業(yè)生產(chǎn)氨時所選擇的最適當(dāng)溫度約為 500 。範(fàn)例 3-10下列哪些措施，可使哈柏法製氨的反應(yīng)之平衡向右移動？

12、N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H92.1 kJ(A)加入更多的氫氣(B)將生成的氨氣移出(C)提高反應(yīng)溫度(D)加大反應(yīng)系的壓力(E)加入更多的催化劑練習(xí)題 3-10升高溫度，下列各反應(yīng)的平衡常數(shù)如何改變？(1) Zn(s) + Cu2+ (aq) Zn2+(aq) + Cu(s)(2) H2O(l) H+(aq) + OH(aq)(3) 3O2(g) + 285 kJ 2O3(g)答：變大答：變小答：變大學(xué)習(xí)成果評量下列平衡系依所加措施，將使平衡如何變化？ (1) 2NOBr(g) 2NO(g) + Br2(g) (減壓)(2) 3Fe(s) + 4H2O(g) Fe3O4(s) + 4H2(g) (增壓)(3) C(s) +