化学平衡原理的应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高级教师,2003年名师课堂辅导讲座高中部分,化学平衡原理的应用,学习要求,1、理解勒夏特列原理的涵义；掌握浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响。,2、利用所学化学反应速率、化学平衡的原理来解释生活、生产中的实际问题。,2,学习内容,1、工业生产条件的选择：,（1）工业合成氨：N,2,(g)+3H,2,(g) 2NH,3,(g)+92.4kJ，这是一个体积缩小的、放热的可逆反应。从反应速率的角度看，高温、高压和使用催化剂都有利于加快反应速率；从化学平衡的角度看，低温、高压有利于平衡向正反应方向移动，以便提高产率。而实际生产中则还要考虑生产成本和催化剂的活性温度。,3,由于铁触媒的活性温度为500,，所以工业上采用500,左右的适宜温度；又由于压强越大，所需动力也就越大。对材料和设备的制造要求也就越高，所以工业上一般采用2,10,7,5,10,7,Pa的高压，为加快反应速率，工业上还采用铁触媒为催化剂。,实际生产中，还需将生成的NH,3,及时分离出来，并不断向体系中补充N,2,、H,2,以增加反应物浓度，使平衡向合成氨的方向进行。,4,（2）思考：工业生产硫酸时，反应2SO,2,+O,2,2SO,3,(g)+Q的生产条件是常压、400500,，V,2,O,5,作催化剂，试解释之。,（3）有平衡体系CO (g) +2H,2,(g),CH,3,OH (g) +Q，为了增加甲醇的产量，工厂应采取的正确措施是（ ）,A、高温高压 B、适宜温度高压催化剂,C、低温低压 D、低温高压催化剂,5,2、化学实验中的应用,（1）溶液的配制,配制FeCl,3,，FeCl,2,溶液时，向溶液中加少量HCl以抑制盐类的水解,（2）实验现象的解释,压缩NO,2,、N,2,O,4,混合气体时气体颜色变化的原因,向平衡体系：Cr,2,O,7,2-,+H,2,O 2CrO,4,2-,+2H,+,中加入少量HCl溶液颜色怎样变化？,将CH,3,COONa和酚酞混合液加热，溶液颜色由浅红变为红色，为什么？,6,（3）实验条件的选择：,已知,2CH,3,COOH (CH,3,COOH),2,+Q(Q0),，为了测定CH,3,COOH的相对分子质量，应选择什么样的实验条件？,答案：高温、低压,7,3、日常生活中的应用,用热浓的Na,2,CO,3,溶液除油污,用ZnCl,2,溶液作焊药,8,典型例题分析,例1、氯化铜溶液为淡蓝色，当加入浓盐酸后，溶液就会变成黄绿色，这种颜色变化是由下列可逆反应引起的：,Cu(H,2,O),4,2+,+4Cl,-,CuCl,4,2-,+4H,2,O,下列方法能使溶液变成淡蓝色的是（）,A、加蒸馏水 B、加AgNO,3,溶液,C、加NaCl溶液 D、加盐酸,9,解析：溶液变成淡蓝色，是由于平衡向左移动，移向生成水合铜离子Cu(H,2,O),4,2+,一方。当加水时，既可看做增加了生成物之一水的量，又可看做对Cu(H,2,O),4,2+,和Cl,-,浓度起降低影响大的一方；加入Ag,-,NO,3,溶液，Ag,+,+Cl,-,AgCl,，使反应物一方的Cl,-,浓度在平衡体系中减小，平衡移向浓度减小的一方。因此，A、B是正确的。 答案：A、B,10,例2、（1998上海）二氧化氮存在下列平衡：2NO,2,(气) N,2,O,4,(气)+Q。在测定NO,2,的相对分子质量时，下列条件中较为适宜的是（ ）,A.温度130,，压强3.03,10,5,Pa,B.温度25,， 压强1.01,10,5,Pa,C.温度130,，压强5.05,10,4,Pa,D.温度0,， 压强5.05,10,4,Pa,11,解析：2NO,2,N,2,O,4,+Q的正反应是一个体积缩小的放热反应，而逆反应则是一个体积扩大的吸热反应。要测定NO,2,的相对分子质量，当然希望该平衡越向左移（即尽可能使N,2,O,4,分解成NO,2,分子）越准确。因此，应当尽量选择升高温度、减小压强，促使平衡左移。,答案：C,12,例3、在氯化铁溶液中加入难溶于水的碳酸钙粉末，观察到碳酸钙逐渐溶解，产生无色气体和红褐色沉淀，试解释观察到的现象。,解析：FeCl,3,在溶液中能发生水解。,Fe,3+,+3H,2,O Fe(OH),3,+3H,+,（建立平衡），加入CaCO,3,时，它能与H,+,反应，放出CO,2,气体，并使H,+,浓度减少（条件改变），使平衡向正反应方向移动（平衡移动），生成的Fe(OH),3,不断增加，从而产生红褐色沉淀（产生结果）。,13,例4、合成氨工业中，原料气（N,2,、H,2,及少量CO、NH,3,的混合气）在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜（I）溶液来吸收原料气中的CO，其反应是：,Cu(NH,3,),2,Ac+CO+NH,3,Cu(NH,3,),3,AcCO+Q,14,（1）必须除去原料气中CO的原因是_。,（2）醋酸二氨合铜（I）吸收CO的生产适宜条件应是_。,（3）吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用。醋酸铜氨溶液再生的生产适宜条件应是_。,15,解析：分析吸收CO反应的特点：正反应是气体体积缩小的放热反应，对于这样一个可逆反应，用化学平衡原理及有关知识可做如下解答,：（1）除CO的原因是防止合成塔中的催化剂中毒；（2）吸收CO的适宜条件应选择：低温、高压；（3）醋酸铜氨再生生产的适宜条件是：高温低压。,16,例5、已知：N,2,(g)+3H,2,(g) 2NH,3,(g)+Q，2SO,2,(g)+O,2,(g) 2SO,3,(g)+Q回答下列问题：,（1）从影响速率和平衡的因素分析，要有利于NH,3,和SO,3,的生成，理论上应采取的措施是_。实际生产中采取的措施分别是_。,（2）在实际生产的合成氨过程中，要分离出氨气，目的是_；而合成SO,3,过程中，不需要分离出SO,3,，原因是_。,17,解析,：（1）高温、高压、催化剂；合成氨：高温、高压、催化剂；合成SO,3,：高温、常压、催化剂。（2）减少生成物浓度，使平衡向生成NH,3,方向移动；该反应向生成SO,3,的方向进行程度大，达到平衡后SO,2,余量较少，故不需要分离SO,3,。,18,例6、BiCl,3,水解生成BiOCl（BiOCl难溶于水）。,（1）BiCl,3,水解的反应方程式为：_。,（2）医药上把BiOCl叫做次氯酸铋，分析这种名称是否合理：_。,（3）把适量BiCl,3,溶于浓NaCl溶液中或溶于含有少量盐酸的水中能得到澄清溶液，试用平衡移动原理分析可能的原因：_。,19,解析：依题意，BiCl,3,溶于水存在水解平衡：Bi,3+,+Cl,-,+H,2,O BiOCl+2H,+,，故盐酸抑制了Bi,3+,的水解。BiCl,3,溶于水时存在溶解平衡：BiCl,3,(s) Bi,3+,(aq)+3Cl,-,(aq)，故加入浓NaCl溶液，Cl,-,抑制BiCl,3,的溶解。,标答：（1）BiCl,3,+H,2,O BiOCl+2HCl。（2）不合理；因为BiOCl中，Cl的化合价为-1价。（3）浓NaCl溶液中，Cl,-,抑制BiCl,3,的溶解，使Bi,3+,的浓度减少；盐酸抑制Bi,3+,的水解。,20,例7、近年来，某些自来水厂在用液氯进行消毒处理时还加入少量液氨，其反应的化学方程式为NH,3,+HClO H,2,O+NH,2,Cl（一氯氨），NH,2,Cl较HClO稳定，试分析加液氨能延长液氯杀菌时间的原因_。,解析：液氨与次氯酸反应生成较HClO稳定的NH,2,Cl后，不影响HClO的杀菌效率，且由于反应可逆，随HClO消耗，平衡逆向移动，从而延长HClO杀菌时间。,21,例8、牙齿表面由一层坚硬的、组成为Ca,5,(PO,4,),3,OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：Ca,5,(PO,4,),3,OH(固) 5Ca,2+,+3PO,4,3-,+OH,-,，进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是_，已知Ca,5,(PO,4,),3,F(固)的溶解度比上面矿化产物更小，质地更坚固。请用离子方程式表示当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因_。,脱矿,矿化,22,答案,（1）,有机酸与OH,-,中和，使平衡向脱矿方向移动。,（2）F,-,+Ca,5,(PO,4,),3,OH,Ca,5,(PO,4,),3,F+OH,-,23,例9、已知在饱和石灰水中存在着Ca(OH),2,(s) Ca,2+,+2OH,-,，向此溶液中加入CaO后，是否有浑浊现象产生，及溶液中c(Ca,2+,)及n(Ca,2+,)有何变化？,解析：加入CaO后，CaO+H,2,O Ca(OH),2,原溶剂量减少，必然会因析出Ca(OH),2,(s)而浑浊，但仍为饱和溶液，故若温度恢复原温度c(Ca,2+,)不变，但因溶剂量减少，能溶解的Ca(OH),2,量亦减少，故n(Ca,2+,)减少。,24,