化学平衡原理的应用-ppt课件

化学平衡原理的运用 复习目标 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 判断平衡移动方向 解释有关实验事实 化学平衡 电离平衡 水解平衡 配合平衡 溶解平衡 选择反应适宜条件 应用范围 一 合成氨条件的选择 问题1 请同学们写出合成氨的化学反应方程式 并说明这个反应有什么特点 N2 3H22NH3 特点 a 可逆反应b 正反应放热c 正反应是气体体积减小的反应 问题2 请同学们分析工业生产主要要考虑哪些问题 首要 经济效益与社会效益 基本要求 a 单位时间内产量高b 原料利用率高 反应速率问题 化学平衡问题 问题3 根据以上要求 分别从化学反应速率和化学平衡两个角度分析合成氨的合适条件 填表 高温 高压 使用 高压 低温 无影响 一 合成氨条件的选择 使用催化剂 铁 这样可以大大加快化学反应速率 提高生产效率 也提高了经济效益 选择合适的温度 500 左右 该温度是合成氨催化剂的活性温度 选择合适的压强 20MPa 50MPa 该压强下进行生产 对动力 材料 设备等来说正合适 合成氨的适宜条件 实际生产中 还需及时分离出NH3 并不断向体系中补充N2 H2以增加反应物浓度 使平衡向合成氨的方向进行 例 下列有关合成氨工业的叙述 可用勒沙特列原理来解释的是 A 使用铁触媒 使N2和H2的混合气体有利于合成氨B 高压比常压条件更有利于合成氨的反应C 500 左右比室温更有利于合成氨的反应 D 合成氨时采用循环操作 可提高原料的利用率 B 思考3 有平衡体系CO g 2H2 g CH3OH 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 B 1 SO2的制取 2 SO2的催化氧化 3 SO3的吸收 SO3 H2O H2SO4 沸腾炉 吸收塔 二 硫酸工业生产的原理 硫酸工业生产流程自制动画 硫酸的工业生产 沸腾炉 接触室 吸收塔 净化 冷却 4 尾气处理 尾气的组成 SO2 O2 N2 少量SO3等 回收利用碱液吸收法 NH3 H2O2NH3 H2O SO2 NH4 2SO3 已知 N2 g 3H2 g 2NH3 g Q 2SO2 g O2 g 2SO3 g Q回答下列问题 1 从影响速率和平衡的因素分析 要有利于NH3和SO3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中 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SO3过程中 不需要分离出SO3 原因是 高温高压催化剂 合成氨 高温 高压 催化剂 合成SO3 高温 常压 催化剂 减少生成物浓度 使平衡向生成NH3方向移动 该反应向生成SO3的方向进行程度大 达到平衡后SO2余量较少 故不需要分离SO3 思考1 二 化学实验中的应用 1 配制FeCl3 FeCl2溶液 加入HCl 2 将醋酸钠溶液和酚酞混合溶液加热 溶液颜色变化的原因 3 实验室用排饱和食盐水的方法吸收氯气 2 实验现象的解释 1 溶液的配制 4 已知2CH3COOH CH3COOH 2 Q Q O 为了测定CH3COOH的相对分子质量应选择什么样的实验条件 5 用热浓的Na2CO3溶液除油污 6 ZnCl2溶液作焊药 3 实验条件的选择 4 日常生活的应用 下列现象可利用勒夏特列原理解释的有 CO2难溶于饱和的NaHCO3溶液由H2 I2 g HI组成的平衡体系 加压后颜色加深实验室常用饱和食盐水除去Cl2中的HCl加压可使CO2在水中溶解度增大在醋酸中加入足量NaOH 可使醋酸几乎完全电离在氨水中加入MgCl2溶液有白色沉淀 在氨水和NH4Cl的混合溶液中加入MgCl2溶液无白色沉淀 答案 1 3 4 5 6 例 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NH3 HClO H2O NH2Cl 一氯氨 NH2Cl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NH2Cl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 痛风是以关节炎反复发作及产生肾结石为特征的一类疾病 关节炎的原因归结于在关节滑液中形成了尿酸钠晶体 反应式如下 Ur Na NaUr s Ur 指尿酸根离子 第一次关节炎发作大都在脚趾和手指的关节处 这说明该反应是放热的 还是吸热的 为什么 判断平衡移动方向 脚趾和手指的关节处离心脏较远 一般温度较低 温度较低的部位易于患病 即形成了尿酸钠晶体 这说明温度降低时 平衡向结晶方向移动 说明该反应是放热的 钾是 种活泼的金属 工业上通常用 Na l KCl l NaCl l K g Q 0来制取钾 各物质的沸点与压强的关系见表 1 在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为 而反应的最高温度应低于 2 在制取钾的过程中 为了提高原料的转化率可以采取的措施是 770 890 降低压强或移去钾蒸气适当升高温度 思考 工业生产硫酸时 反应SO2 O22SO3 Q的生成条件 400 500 常压 V2O5催化剂 试解释之 三 化学平衡计算类型 1 求反应物起始浓度 反应物和生成物的平衡浓度 2 求反应物的转化率 生成物的产率 3 求平衡混合物各组分的百分含量 4 求平衡后压强的变化和体积的变化 5 混合气体平均分子量的计算 6 平衡移动后密度的计算 相对分子质量 化学式中各原子的相对原子质量的总和 由气体的密度或相对密度求气体相对分子质量 1 密度 g L 计算表达式 标准状况下气体 M 22 4L mol 2 相对密度 相对密度是在同温同压下两种气体的密度之比 混合气体的平均分子量的有关计算 基本计算关系 变换计算关系 阿伏加德罗定律及其有关推论 1 阿伏加德罗定律 温度和压强相同时 相同体积的任何气体都含有相同数目的分子 2 阿伏加德罗定律的推论 同温同压时 气体物质的体积与物质的量成正比 同温同压时 气体物质的摩尔质量与密度成正比 同温同压时 质量相同的气体物质的体积与摩尔质量成反比 1 合成氨的反应在一定条件下达到平衡 测得体系中NH3为4mol 起始与平衡时的压强之比为13 8 且 H2 始 H2 平 4 1 求N2和H2的转化率 解 设N2 H2的起始物质的量分别为x yN2 3H2 2NH3总量始xy0 x y变264平x 2y 64x y 4 N2的转化率 100 83 3 H2的转化率 2 1体积SO2和3体积空气混合后在450 以上通过V2O5催化剂发生反应 若同温同压下测得反应前后混合气体的密度比为0 9 1 求SO2的转化率 混合气体的相对分子质量 相对氢气的密度 分析 体积与密度为反比关系 反应前后气体的密度比为0 9 1 则前后体积比为1 0 9 即气体总体积减少了10 0 4体积 这样就将已知的密度比转换成了气体体积差量 利用差量法进行计算 2SO2 O2 2SO3 V21x0 4X 0 8 即SO2的转化率为80 计算技巧 1 差量法 例1 在一个固定体积的密闭容器中 放入2molX和3molY 在一定条件下反应 4X 气 3Y 气 2Q 气 nR 气 达到平衡后 容器内温度不变 容器内压强比原来增加5 X的浓度减小1 3 则反应方程中的n值为 A 5B 3C 6D 2练习1 将气体A放入密闭容器中 在一定温度时反应 2A 气 B 气 nC 气 达到平衡时 压强增大m 测得A的转化率也为m 则n的值为 A 1B 2C 3D 4 C C 守恒法 例2 将1molA 2molB的混合物132g在密闭容器中反应 A 气 2B 气 2C 气 2D 气 达到平衡后 测得A的转化率为30 则平衡时混合气体的平均分子量为 A 44B 48C 40D 52 C 练习2 在体积为20L的真空密闭容器中 充入0 1molH2和0 2molI2 气 T1温度下发生反应 H2 g I2 g 2HI g 热量测得平衡时H2的转化率为50 再升温到T2 平衡发生移动并达到新的平衡 测得HI的平衡浓度为T1时的一半 整个过程体积不变 则T2时平衡混合物的密度为 g LA 2 12B 2 55C 3 06D 3 18 B 3 极限法 例3 在一定温度下的密闭容器中加入CO和H2O 气 各1mol当反应CO H2O 气 CO2 H2达到平衡时生成0 5mol的CO2 若其它条件不变 再充入8molH2O 气 重新达到平衡时CO2的物质的量为 A 0 5molB 0 93molC 1molD 1 5mol练习3 在一密闭容器中 用等物质的量的A和B发生如下反应 A 气 2B 气 2C 气 反应达到平衡时 若混合气体中A和B的物质的量之和与C的物质的量相等 则这时A的转化率为 A 40 B 50 C 60 D 70 B A 判断正反应是吸热还是放热 吸热 1 正反应热 2 ab 吸 A B Q 0 C D 例 在容积固定的密闭容器中 充入2L气体A和1L气体B 在一定条件下发生反应 3A g B g nC g 2D g 达到平衡时 A的物质的量浓度减小1 2 混合气体的平均式量增大1 8 则式中n的值为 A 2B 1C 4D 3 用于解释常见的化学变化 对氨水加热 溶液的pH值如何变化变化 为什么Al OH 3既溶于强酸 又溶于强碱 应用1 电离平衡原理的应用 弱电解质的电离平衡是指在一定条件 如温度 浓度 下 当电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合成分子的速率相等时 电离过程就达到了平衡状态 这叫做电离平衡 2 电离平衡 例3 BiCl3水解生成BiOCl BiOCl难溶于水 1 BiCl3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BiCl3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 BiCl3 H2O BiOCl 2HCl 不合理 因为BiOCl中 Cl的化合价为 1价 浓NaCl溶液中 Cl 抑制BiCl3的溶解 使Bi3 的浓度减少 盐酸抑制Bi3 的水解 例 PH相同 体积相同的盐酸与醋酸溶液 分别与过量的锌粉反应 则正确的描述是 A 开始时产生氢气的速率 v HCl v HAc B 开始时产生氢气的速率 v HCl v HAc C ts后产生氢气的速率 v HCl v HAc D 最终产生H2的物质的量 n HCl n HAc 例 25 时 在物质的量浓度为1mol L的 NH4 2SO4 NH4 2CO3 NH4 2Fe SO4 2的溶液中 测得其 NH4 分别为a b c 下列判断中正确的是 A a b cB a b cC a c bD c a b D 三 化学平衡的种类 1 溶解平衡 2 电离平衡 AgCl s Ag Cl 3 盐类水解平衡 与你有关的平衡问题 1 怎样保护牙齿 2 煤气中毒怎么办 3 治疗胃病用了什么药剂 4 人的血液的pH值为什么稳定在7 35 7 45 1 在一定温度 压强和有催化剂存在条件下 将N2和H2按1 3的体积比混合 当反应达平衡时 混合气中含有mmol的NH3 且NH3的体积分数量为a 求起始时N2 H2的物质的量 设起始状态N2为xmol 则H2为3xmolN2 3H2 2NH3起始物质的量 mol x3x0转化物质的量 mol m 23m 2m平衡物质的量 mol m由题给条件知a 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 H2O 4 2 4Cl CuCl4 2 4H2O下列方法能使溶液变成淡蓝色的是 A 加蒸馏水B 加AgNO3溶液C 加NaCl溶液D 加盐酸 AB 例2 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 FeCl3在溶液中能发生水解 Fe3 3H2O Fe OH 3 3H 建立