内容正文:
第三单元 化学平衡的移动
必备知识·整合
化学
一、影响化学平衡的因素
1.化学平衡的移动
(1)v正>v逆:平衡 移动。
(2)v正=v逆:反应达到平衡状态,平衡 。
(3)v正<v逆:平衡 移动。
向正反应方向
不移动
向逆反应方向
Qc=K 体系处于平衡状态,平衡不移动
Qc<K 平衡向 反应方向移动(v正 v逆)
Qc>K 平衡向 反应方向移动(v正 v逆)
正
>
逆
<
3.影响化学平衡的外界因素
改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向
浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向 方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度 向 方向移动
压强(对于有气体参加的可逆反应) 反应前后气体体积改变 增大
压强 正向(气态物质分子数 .的方向)移动
减小
压强 逆向(气态物质分子数 .的方向)移动
反应前后气体体积不变 改变
压强 平衡 移动
温度 升高温度 向 反应方向移动
降低温度 向 反应方向移动
催化剂 同等程度地改变v正、v逆,平衡不移动
正反应
逆反应
减少
增加
不
吸热
放热
4.勒夏特列原理及应用
减弱这种改变
(2)保持温度不变,将容器容积缩小为原来的一半,当达到新的平衡时,A的浓度是原来的1.6倍,平衡是否发生了移动?说明方程式中各物质化学计量数间存在什么大小关系?
提示:将容器容积缩小为原来的一半,若平衡不移动,则A的浓度应变为原来的2倍,而实际浓度是原来的1.6倍,说明平衡正向(向右)移动;a>c+d。
(3)保持温度不变,若向该容器中充入一定量的“惰性气体”,平衡是否移动?若改为恒温恒压容器,反应达到平衡后亦向其中充入一定量的“惰性气体”,平衡是否移动?
提示:恒温、恒容条件,
恒温、恒压条件,
(4)若上述反应中B为气体时,建立平衡后,当同等倍数地加入A(g)和B(g),达到新的平衡时,A、B的转化率如何变化?若将容器改为恒温恒压呢?
提示:可通过虚拟“中间态”判断平衡移动的结果,恒温恒容新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。
若a+b<c+d,A、B的转化率都减小;若a+b>c+d,A、B的转化率都增大;若a+b=c+d,
A、B的转化率都不变。若为恒温恒压容器,新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加,压强不变,平衡不移动,A、B的转化率都不变。
二、化学反应的调控
1.控制反应条件的基本措施
(1)控制化学反应速率的措施。
改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等。
(2)提高转化率的措施。
改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等。
(3)以工业合成氨为例,理解运用化学反应原理选择化工生产中的适宜条件。
升高温度、增大压强、增大反应物浓度和使用催化剂等
降低温度、增大压强、增大反应物浓度等
2.化工生产适宜条件选择的一般原则
条件 原则
从化学反应速率分析 既不能过快,又不能太慢
从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意对两者影响的矛盾性
从原料的利用率分析 增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用率,从而降低生产成本;循环操作
从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性对温度的限制
温度/℃ 平衡时SO2的转化率/%
0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa
450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
(1)从理论上分析,为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫,应选择的条件是什么?
提示:低温高压。
(2)在实际生产中,选定的温度为400~500 ℃和常压,原因可能是什么?
提示:选定温度为400~500 ℃,可以保持较高反应速率和反应限度,同时使催化剂活性最高;常压下SO2的转化率已经很高,若再加压,对设备、动力要求较高,成本增加,不符合经济效益。
(3)在实际生产中,通入过量的空气,原因是什么?
提示:增大O2的浓度,提高SO2的转化率。
关键能力·提升
化学
考点一 影响化学平衡的因素辨析
B
2.(2022·北京期末)下列事实能用勒夏特列原理解释的是( )
A.铜与浓硫酸反应需要加热
B.加热蒸干FeCl3溶液最终得到Fe(OH)3
C.使用催化剂提高合成氨的生产效率
D.钢管与铜管堆放一处,钢管更易腐蚀
解析:A项,铜与浓硫酸在加热的条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,不涉及化