原理内容:
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强、温度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。勒夏特列原理又叫平衡移动原理。
适用范围:
平衡移动原理适用于化学平衡、溶解平衡、电离平衡、水解平衡等动态平衡。
注意事项:
(1)平衡向“减弱”外界条件变化的方向移动,但不能“抵消”外界条件的变化。
(2)
增大并不意味着平衡一定向正反应方向移动,只有
时才可以肯定平衡向正反应方向移动。
(3)当平衡向正反应方向移动时,反应物的转化率并不一定提高,生成物的体积分数也并不一定增大(因为反应物或反应混合物的总量增大了),增大一种反应物的浓度会提高另一种反应物的转化率。
(4)存在平衡且平衡发生移动时才能应用平衡移动原理。
分析思路:
影响化学平衡的因素:
(1)浓度在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,都可以使化学平衡向正反应方向移动;增大生成物的浓度或减小反应物的浓度,都可以使化学平衡向逆反应方向移动。
(2)压强对反应前后气体总体积发生变化的反应,在其他条件不变时,增大压强会使平衡向气体体积缩小的方向移动,减小压强会使平衡向气体体积增大的方向移动。对于反应
来说,加压,
增大、
增大,
增大的倍数大,平衡向正反应方向移动:若减压,
均减小,
减小的倍数大,平衡向逆反应方向移动,加压、减压后v一t关系图像如下图:
(3)温度在其他条件不变时,温度升高平衡向吸热反应的方向移动,温度降低平衡向放热反应的方向移动
对于
,加热时颜色变深,降温时颜色变浅。该反应升温、降温时,v—t天系图像如下图:
(4)催化剂由于催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,所以催化剂对化学平衡无影响,v一t图像为
稀有气体对化学反应速率和化学平衡的影响分析:
1.恒温恒容时
充入稀有气体
体系总压强增大,但各反应成分分压不变,即各反应成分的浓度不变,化学反应速率不变,平衡不移动。
2.恒温恒压时
充入稀有气体
容器容积增大
各反应成分浓度降低
反应速率减小,平衡向气体体积增大的方向移动。
3.当充入与反应无关的其他气体时,分析方法与充入稀有气体相同。
化学平衡图像:
1.速率一时间因此类图像定性揭示了
随时间(含条件改变对化学反应速率的影响)变化的观律,体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征,以及平衡移动的方向等。
2.含量一时间一温度(压强)图常见的形式有下图所示的几种(C%指某产物百分含量,B%指某反应物百分含量),这些图像的折点表示达到平衡的时间,曲线的斜率反映了反应速率的大小,可以确定T(p)的高低(大小),水平线高低反映平衡移动的方向。
3.恒压(温)线该类图像的纵坐标为物质的平衡浓发(c)或反应物的转化率(α),横坐标为温度(T)或压强 (p),常见类型如下图:
小结:
1.图像分析应注意“三看”
(1)看两轴:认清两轴所表示的含义。
(2)看起点:从图像纵轴上的起点,一般可判断谁为反应物,谁为生成物以及平衡前反应进行的方向。
(3)看拐点:一般图像在拐点后平行于横轴则表示反应达平衡,如横轴为时间,由拐点可判断反应速率。
2.图像分析中,对于温度、浓度、压强三个因素,一般采用“定二议一”的方式进行分析
平衡移动方向与反应物转化率的关系:
1.温度或压强改变引起平衡向正反应方向移动时,反应物的转化率必然增大。
2.反应物用量的改变
(1)若反应物只有一种时,如aA(g)
bB(g)+ cc(g),增加A的量,平衡向正反应方向移动,但反应物 A的转化率与气体物质的化学计量数有关:
(2)若反应物不止一种时,如aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g):
a.若只增加A的量,平衡向正反应方向移动,而A的转化率减小,B的转化率增大。
b.若按原比例同倍数的增加反应物A和B的量,则平衡向正反应方向移动,而反应物的转化率与气体物质的计量数有关:
c.若不同倍增加A、B的量,相当于增加了一种物质,同a。
3.催化剂不改变转化率。
4.反应物起始的物质的量之比等于化学计量数之比时,各反应物转化率相等。
浓度、压强影响化学平衡的几种特殊情况:
1.当反应混合物中存在固体或纯液体物质时,由于其“浓度”是恒定的,不随其量的增减而变化,故改变这些固体或纯液体的量,对平衡基本无影响。
2.南于压强的变化对非气态物质的浓度基本无影响,因此,当反应混合物中不存在气态物质时,压强的变化对平衡无影响。
3.对于气体分子数无变化的反应,如
,压强的变化对其平衡无影响。这是因为,在这种情况下,压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的,故平衡不移动。
4.对于有气体参加的反应,同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度,应视为压强对平衡的影响,如某平衡体系中,
,
,当浓度同时增大一倍时,即让
,此时相当于压强增大一倍,平衡向生成NH3的方向移动。
5.在恒容的密闭容器中,当改变其中一种气体物质的浓度时,必然同时引起压强改变,但判断平衡移动的方向时,心仍从浓度的影响去考虑:如
,平衡后,向容器中再通入反应物
,使 c(NO2)增大,平衡正向移动;如向容器中再通入生成物 N2O4,则使c(N2O4)增大,平衡逆向移动。但由于两种情况下,容器内的压强都增大,故对最终平衡状态的影响是一致的,如两种情况下,重新达到平衡后,NO2的百分含量都比原平衡时要小
盐类水解原理的应用:
(1)盐水解的规律:
①谁弱谁水解,谁强显谁性,越弱越水解,都弱都水解,无弱不水解
②多元弱酸根、正酸根离子比酸式酸根离子水解程度大得多,故可只考虑第一步水解
(2)具体分析一下几种情况:
①强碱弱酸的正盐:弱酸的阴离子发生水解,水解显碱性;如:Na
2CO
3、NaAc等
②强酸弱碱的正盐:弱碱的阳离子发生水解,水解显酸性;如:NH
4Cl、FeCl
3、CuCl
2等;
③强酸强碱的正盐,不发生水解;如:Na
2SO
4、NaCl、KNO
3等;
④弱酸弱碱的正盐:弱酸的阴离子和弱碱的阳离子都发生水解,溶液的酸碱性取决于弱酸和弱碱的相对强弱,谁强显谁性;
⑤强酸的酸式盐只电离不水解,溶液显酸性,如:NaHSO
4;而弱酸的酸式盐,既电离又水解,此时必须考虑其电离和水解程度的相对大小:若电离程度大于水解程度,则溶液显酸性,如:NaHSO
3、NaH
2PO
4;若水解程度大于电离程度,则溶液显碱性,如:NaHCO
3、NaHS、Na
2HPO
4等。
(3)几种盐溶液pH大小的比较强酸强碱盐pH=7、强碱弱酸盐pH>7、强酸弱碱盐pH<7
根据其相应的酸的酸性大小来比较,盐溶液对应的酸的酸性越强,其盐溶液的pH越小如:HClO酸性小于H
2CO
3,溶液pH NaClO>Na
2CO
3 酸式盐溶液酸碱性的判断:
酸式盐的水溶液显什么性,要看该盐的组成微粒。
1.强酸的酸式盐只电离,不水解,溶液一定显酸性。如溶液:
2.弱酸的酸式盐溶液的酸碱性,取决于酸式酸根离子的电离程度和水解程度的相对大小。
(1)若电离程度小于水解程度,溶液显碱性。例如溶液中:溶液显碱性。NaHS溶液、Na2HPO4溶液亦显碱性
(2)若电离程度大于水解程度,溶液显酸性。例如溶液中:溶液显酸性溶液亦显酸性。
盐溶液蒸干后所得物质的判断:
1.考虑盐是否分解。如加热蒸干溶液,因分解,所得固体应是
2.考虑氧化还原反应。如加热蒸干溶液,因易被氧化,所得固体应是
3.盐水解生成挥发性酸时,蒸干后一般得到弱碱,如蒸干溶液,得盐水解生成不挥发性酸时,蒸干后一般仍为原物质,如蒸干溶液,得
4.盐水解生成强碱时,蒸干后一般得到原物质,如蒸干溶液,得到等。
5.有时要多方面考虑,如加热蒸干溶液时,既要考虑水解,又要考虑的分解,所得固体为
二次电池:
(1)蓄电池:蓄电池是可以反复使用、放电后可以充电使活性物质复原、以便再重新放电的电池,也称二次电池。其广泛用于汽车、发电站、火箭等部门。由所用电解质的酸碱性质不同分为酸性蓄电池和碱性蓄电池。
①酸性铅蓄电池铅蓄电池由一组充满海绵状金属铅的铅锑合金格板做负极,由另一组充满二氧化铝的铅锑合金格板做正极,两组格板相间浸泡在电解质稀硫酸中,放电时,电极反应为:
负极:Pb+SO
42-=PbSO
4+2e
- 正极:PbO
2+SO
42-十4H
++2e
-=PbSO
4+2H
2O
总反应:Pb+PbO
2+2H
2SO
4=2PbSO
4十2H
2O
放电后,正负极板上都沉积有一层PbSO
4,放电到一定程度之后又必须进行充电,充电时用一个电压略高于蓄电池电压的直流电源与蓄电池相接,将负极上的PbSO
4还原成Pb,而将正极上的PbSO
4氧化成PbO
2,
充电时发生放电时的逆反应:阴极:PbSO
4+2e
-=Pb+SO
42-阳极:PbSO
4+2H
2O=PbO
2+SO
42-+4H
++2e
- 总反应:2PbSO
4+2H
2O=Pb+PbO
2+H
2SO
4 ②碱性蓄电池日常生活中用的充电电池就属于这类。它的体积、电压都和干电池差不多,携带方便,使用寿命比铅蓄电池长得多,使用信当可以反复充放电上千次,但价格比较贵。商品电池中有镍-镉(Ni-Cd)和镍一铁(Ni-Fe)两类,它们的电池反应是:
Cd+2NiO(OH)+2H
2O
2Ni(OH)
2+Cd(OH)
2 Fe+2NaO(OH)+2H
2O
2Ni(OH)
2+Fe(OH)
2 反应是在碱性条件下进行的,所以叫碱性蓄电池。
(2)银锌蓄电池 银锌电池是一种高能电池,它质量轻、体积小,是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的电源。目前,有一种类似干电池的充电电池,它实际是一种银锌蓄电池,电解液为KOH溶液。 常见的钮扣电池也是银锌电池,它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒,盒内靠正极盒一端充由Ag
2O和少量石墨组成的正极活性材料,负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料,电解质溶液为KOH浓溶液,溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜,将电极与电解质溶液隔开。
负极:Zn+2OH
--2e
-=Zn(OH)
2 正极:Ag
2O+H
2O+2e
-=2Ag+2OH
-? 银锌电池跟铅蓄电池一样,在使用一段时间后就要充电,充电过程表示如下:
阳极:2Ag+2OH
--2e
-=Ag
2O+H
2O
阴极:Zn(OH)
2+2e
-=Zn+2OH
-?
总反应式:Zn+Ag
2O+H
2O
Zn(OH)
2+2Ag
一粒钮扣电池的电压达1.59V,安装在电子表里可使用两年之久。