第3讲勒夏特列原理的应用

勒夏特列原理的应用

勒夏特列原理不仅适用于化学平衡体系，而且还适用于自然界中的一切动态平衡体系，高中阶段接触到的有四类动态平衡：化学平衡、溶解平衡、电离平衡和水解平衡。只要理解平衡移动原理的含义，就可以熟练地应用于各平衡中。这一知识点也是今后理综综合命题的热点。

一、常见四大平衡研究对象

1．化学平衡：可逆反应。如：N2+3H22NH3；△H＜0

高温不利于氨的生成，增大压强有利于氨的生成。

2．电离平衡：弱电解质。如：CH3COOH H++CH3COO—；△H ＞0

加热促进电离，稀释电离程度增大。

3．水解平衡：弱酸盐或弱碱盐或弱酸弱碱盐。如：Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+；△H>0，配制Fe3+溶液应加入少量相应酸防止Fe3+水解。不断加热FeCl3溶液，蒸干灼烧可得到Fe2O3固体。

4．溶解平衡：气体或固体溶于水形成的饱和溶液

（1）气体的溶解平衡如：Cl2+H2O H++Cl—+HClO

当加入NaCl、CaCO3等时平衡会发生移动。

当收集Cl2、SO2、CO2、H2S等气体时往往分别通过饱和的NaCl、NaHSO3、NaHCO3、NaHS等溶液以除去可能有的酸性气体，且抑制气体的溶解。

（2）固体的溶解平衡

如：NaNO3(s) Na+( ag)+NO3—(ag)；△H ＞0 加热促进溶解

Ca(OH)2(s) Ca2+( ag)+2OH—( ag)；△H＜0加热溶解度降低

MgCO3+H2O ＝Mg(OH)2↓+CO2↑反应的进行是由于MgCO3存在溶解平衡：MgCO3(s) Mg2+( ag)+CO32—( ag)，CO32—能水解，加热时促进了CO32—的水解也促进了MgCO3的溶解，最终MgCO3转化成Mg(OH)2。

二、勒夏特列原理在四大平衡中的应用

1. 在化学平衡中的应用

事例1：对于合成氨工业，采用的适宜条件是（1）增大氢气、氮气浓度，及时将氨气分离出来；（2）温度为500℃的高温；（3）压强为20MPa~50MPa；（4）使用铁作催化剂。

解释：可逆反应：N2+3H22NH3；△H＜0，根据反应的特点，合成氨的方向是气体体积减小的放热反应，理论上应温度越低、压强越高越好，即低温、高压、使用催化剂，但从影响速率和平衡的因素分析，要有利于NH3的生成，尽可能加快反应速率和提高反应程度，实际生产中采取的是500℃的高温。压强过大对机器设备的强度要求较高，所以实际生产中采用压强为20MPa~50MPa；另外及时将氨气分离出来，是利用减小生成物浓度，使平衡向生成氨的方向进行。催化剂虽然不能使平衡移动，但能提高速率，所以上述条件的选择既注意速率和产率的一致性，也注意了二者的矛盾性，既注重了理论的应用，又考虑了实

际的可能性，是化学平衡理论在实际生产中的典型应用。

【典例分析】下列事实，不能用勒夏特列原理解释的是（）

①实验室常用饱和NaHCO3溶液除去CO2中混有的SO2气体

②长时间存放的氯水，会变为无色透明

③打开雪碧的瓶盖，立即有气体逸出

④经粉碎的硫黄燃烧得较快、较完全

⑤合成氨工厂通常采用20MPa～50MPa压强，以提高原料的利用率

⑥合成氨工业中用铁触媒做催化剂

⑦K2Cr2O7溶液中滴加NaOH溶液后颜色变为黄色．

A.只有⑥

B.④⑥

C.②④⑥

D.④⑥⑦

答案：B

【举一反三】

工业上以黄铁矿为原料生产硫酸，其中重要的一步是催化氧化（生产中保持恒温恒容条件）：2SO2（g）＋O2 （g）2SO3（g）△H＝－196．6 kJ·mol－1

⑴生产中为提高反应速率和SO2的转化率，下列措施可行的是_______（填字母，下同）。

A．向装置中充入N2

B．向装置中充入过量的SO2

C．向装置中充入过量O2

D．升高温度

⑵若在一定温度下，向一个容积可变的恒压容器中，通入3mol SO2和2mol O2 及固体催化剂，发生上述反应，平衡时容器内气体体积为起始时的90%。保持同一反应温度，在相同容器中，将起始物质的量改为5 mol SO2（g）、3．5 mol O2（g）、1mol SO3（g），下列说法正确的是___________

A．第一次平衡时反应放出的热量为294．9kJ

B．两次平衡SO2的物质的量相等

C．两次平衡时的O2体积分数相等

D．第二次平衡时SO3的体积分数等于2/9

⑶生产中在550 ℃时，将2．0 mol SO2和1．0 mol O2置于 5 Ｌ密闭容器中，SO2转化为SO3的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系如图所示。反应达平衡后，体系总压强为0．10 M Pa。试计算反应2S O32SO2+O2 在550 ℃时的平衡常数K=_________。 A、B表示不同压强下的平衡转化率，通常工业生产中采用常压的原因是：__________________，并比较不同压强下的平衡常数：K（0．10 MPa）______ ___K（1．0 MPa）（填“＜”或“＞”或“＝”）。

答案： (1)C (2)CD (3)2.5×10-4；常压下400～500°C，SO2转化率已经很高了，加压必须增大投资以解决增加设备和提供能量问题；＝。

2. 在溶解平衡中的应用

事例2：用勒夏特列原理解释：为什么生活中饮用的碳酸型饮料打开瓶盖倒入玻璃杯时

会泛起大量泡沫。

解释：碳酸型饮料中未溶解的二氧化碳与溶解的二氧化碳存在平衡：CO2(g)

CO2(aq)，打开瓶盖时，二氧化碳的压力减小，根据勒夏特列原理，平衡向释放二氧化

碳的方向移动，以减弱气体的压力下降对平衡的影响。因此，生活中饮用的碳酸型饮料打开

瓶盖倒入玻璃杯时会泛起大量泡沫。

【典例分析】

1.某课外活动小组为探究BaSO4的溶解度，分别将足量BaSO4放入下列溶液中溶解至饱和：

①5mL水②20mL0.5mol·L－1的Na2SO4溶液

③40mL0.2mol·L－1的Ba(OH)2溶液④40mL0.1 mol·L－1的H2SO4溶液中，

(1)以上各溶液中，c(Ba2＋)的大小顺序正确的是 (选填序号，下同)，

(2)BaSO4的溶解度大小顺序是

A．③>①>④>② B．③>①>②>④ C．①>④>③>② D．①>③>④>②

2.汽水是CO2的饱和溶液，其中存在如下平衡：

①H2CO3H++HCO3—②HCO3—H++CO32—

将汽水倒入试管中分别进行下列实验，相应分析结论错误的是（）

A．加热、平衡①、②可能都向左移动

B．加入澄清石灰水，平衡①、②均向右移动

C．加入CaCO3悬浊液，CaCO3的溶解平衡向正方向移动

D．通入过量CO2或滴加氯水，溶液PH均减小

答案：1.(1)A (2)C 2.D

【举一反三】

沉淀物并非绝对不溶，且在水及各种不同的溶液中溶解度有所不同，同离子效应、络合物的形成等都会使沉淀物的溶解度有所改变。已知AgCl+Cl-=[AgCl2]-，下图是某温度下AgCl在NaCl溶液中的溶解情况。由以上信息可知：

（1）由图知该温度下AgCl的溶度积常数为__________________________。

（2）AgCl在NaCl溶液中的溶解出现如图所示情况（先变小后变大）的原因是：________________。

（3）设计实验证明溶解度AgCl＞AgI＞Ag 2 S，实验方案是________________________

（4）若在AgCl形成的浊液中滴加氨水有什么现象？________________________发生反应的