专题高中化学中的四大平衡PPT讲稿.ppt
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1、专题高中化学中的专题高中化学中的四大平衡四大平衡第1页,共52页,编辑于2022年,星期三广义的化学平衡包括狭义的化学平衡、电离平衡、广义的化学平衡包括狭义的化学平衡、电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡。这四个方面的平衡被称为四水解平衡、沉淀溶解平衡。这四个方面的平衡被称为四大化学平衡。四大平衡是中学化学知识结构的核心内容大化学平衡。四大平衡是中学化学知识结构的核心内容之一,起到了支点的作用。之一,起到了支点的作用。化学平衡化学平衡电离平衡电离平衡水解平衡水解平衡沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡四大平衡四大平衡考纲展示与高考导视考纲展示与高考导视考纲展示与高考导视考纲展示与高考导视第2页,共52页,编辑
2、于2022年,星期三2011 考纲展示2012 高考导视1.了解化学反应的可逆性。2.了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数的含,能够利用化学平衡常数进 行简单的计算。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速 率和化学平衡的影响,认 识其一般规律。4.了解化学反应速率和化学 平衡的调控在生活、生产 和科学研究领域中的重要 作用。化学平衡是高频考点,尤其是平衡常数、转化率等的计算,平衡移动原理的应用。考查形式方面,平衡常数常常是以新的化工生产、科研领域最新报道等为载体,直接考查;也常常考查利用速率、平衡理论进行物质的提纯和分离;还会结合速率时间、浓度时间等曲线来考查化学反应速率、
3、化学平衡等理论。返回第3页,共52页,编辑于2022年,星期三返回2011 考纲展示2012 高考导视1.了解电解质、强电解质及弱电解 质的概念。2.了解电解质在水溶液中的电离,以及电解质溶液的导电性。3.了解弱电解质在水溶液中的电离 平衡。4.了解水的电离、离子积常数。5.了解溶液 pH 的定义,掌握测定 溶液pH 的方法,能进行 pH 的简 单计算。1.掌握强电解质、弱电解 质等基本概念。2.溶液的导电性、弱酸的 酸性相对强弱比较、电 离常数的计算、水的电 离平衡、pH的计算、中 和滴定等是重要的考点。3.离子浓度大小比较、离 子守恒关系是高频考点。第4页,共52页,编辑于2022年,星期
4、三返回2011 考纲展示2012 高考导视 了解盐类水解的原理、影响盐类水解程度的主要因素以及盐类水解的应用。1.盐类水解在生产、生活、科研等领 域的应用是常见的考点。2.离子浓度大小比较、离子守恒关系 式是高频考点。第5页,共52页,编辑于2022年,星期三2011 考纲展示2012 高考导视 了解难溶电解质的沉淀溶解平衡及沉淀转化的本质。1.将溶解平衡理论应用于化工生产是近年高 考的热点。尤其是利用不同物质沉淀的 pH 的不同范围,进行分步沉淀是高频考 点。2.溶度积曲线也是近年高频考点。第6页,共52页,编辑于2022年,星期三一、四大平衡的共同点一、四大平衡的共同点1.1.所有的平衡都
5、建立在可逆所有的平衡都建立在可逆“反应反应”的基础上的基础上平衡类别化学平衡电离平衡水解平衡溶解平衡研究对象可逆反应弱电解质盐中的“弱”离子溶质与其饱和溶液的共存体系平衡特点逆、等、定、动、变第7页,共52页,编辑于2022年,星期三2.2.都能用勒夏特列原理解释平衡的移动都能用勒夏特列原理解释平衡的移动只减弱,一般不消除,不逆转。只减弱,一般不消除,不逆转。勒夏特列原理:如果改变影响化学平衡的一个条件勒夏特列原理:如果改变影响化学平衡的一个条件(如温度、浓如温度、浓度、压强等度、压强等),平衡就向减弱这个改变的方向移动,平衡就向减弱这个改变的方向移动(1)浓度的改变增大反应物浓度或减小生成物
6、浓度,平衡浓度的改变增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,平衡向向正反应方向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,平衡向逆反应方向移动逆反应方向移动一般一般“增谁谁多,减谁谁少增谁谁多,减谁谁少”第8页,共52页,编辑于2022年,星期三(2)温度的改变升高温度,平衡向吸热的方向移动,如合成氨温度的改变升高温度,平衡向吸热的方向移动,如合成氨反应的平衡向逆反应方向移动;降低温度,平衡向放热的方向反应的平衡向逆反应方向移动;降低温度,平衡向放热的方向移动,如合成氨反应的平衡向正反应方向移动移动,如合成氨反应的平衡向正反应方向移动(3)压强的改变增大
7、压强,平衡向气态物质体积减小的方向进压强的改变增大压强,平衡向气态物质体积减小的方向进行,如合成氨反应的平衡向正反应方向移动;减小压强,平行,如合成氨反应的平衡向正反应方向移动;减小压强,平衡向气态物质体积增大的方向移动,如合成氨反应的平衡向衡向气态物质体积增大的方向移动,如合成氨反应的平衡向逆反应方向移动逆反应方向移动一般加压以后平衡不管朝哪边移动,所有一般加压以后平衡不管朝哪边移动,所有气体浓度均增大,反之减小。(改变压强实际为同等程度增气体浓度均增大,反之减小。(改变压强实际为同等程度增大或减小所有气体浓度,故也为大或减小所有气体浓度,故也为“增谁谁多,减谁谁少增谁谁多,减谁谁少”体体现
8、)。现)。同样可以应用勒夏特列原理解释电离平衡、盐类的水解平衡、沉淀溶同样可以应用勒夏特列原理解释电离平衡、盐类的水解平衡、沉淀溶解平衡中条件的改变对平衡移动方向的影响解平衡中条件的改变对平衡移动方向的影响第9页,共52页,编辑于2022年,星期三3.3.都存在平衡常数都存在平衡常数K K平衡类别化学平衡电离平衡水解平衡溶解平衡平衡常数KKa(Kw)KhKspK K仅受温度影响;仅受温度影响;可以用可以用Q Qc c和和K K判断平衡移动的方向。判断平衡移动的方向。K K越大,反应的正向进行程度越大;越大,反应的正向进行程度越大;第10页,共52页,编辑于2022年,星期三4.4.都满足电荷守
9、恒和元素守恒都满足电荷守恒和元素守恒如:如:CHCH3 3COONaCOONa溶液中存在溶液中存在电荷守恒:电荷守恒:c c(Na(Na+)+)+c c(H(H+)c c(CH(CH3 3COOCOO-)c c(OH(OH-)元素(物料)守恒:元素(物料)守恒:c c(Na(Na+)c c(CH(CH3 3COOCOO-)c c(CH(CH3 3COOH)COOH)第11页,共52页,编辑于2022年,星期三二、四大平衡不同点的比较二、四大平衡不同点的比较1研究对象不同研究对象不同平衡类型化学平衡电离平衡水解平衡沉淀溶解平衡研究对象可逆的化学反应溶液中的弱电解质能够水解的盐类,包括强碱弱酸盐、
10、强酸弱碱盐及弱酸弱碱盐溶液中的难溶电解质举例工业合成氨醋酸溶液、氨水等碳酸钠、氯化铁、醋酸铵等溶液中的氯化银、硫酸钡、氢氧化铁等第12页,共52页,编辑于2022年,星期三2产生原因及影响因素不同产生原因及影响因素不同中学化学中的四种平衡产生的原因不同,影响它们的因素也不中学化学中的四种平衡产生的原因不同,影响它们的因素也不完全相同完全相同(1)化学平衡化学平衡可逆反应中,正反应和逆反应同时进行,只是在达到平衡前,正反应速可逆反应中,正反应和逆反应同时进行,只是在达到平衡前,正反应速率大于逆反应速率,当这个可逆反应进行到正反应速率与逆反应速率相率大于逆反应速率,当这个可逆反应进行到正反应速率与
11、逆反应速率相等时,反应物与生成物浓度不再改变,达到表面上静止的一种等时,反应物与生成物浓度不再改变,达到表面上静止的一种“平衡状平衡状态态”,这就是化学反应所能达到的限度,这就是化学反应所能达到的限度(同条件下,反应物的转化率同条件下,反应物的转化率最大最大)影响这种平衡的因素有温度、压强、反应物及生成物的浓影响这种平衡的因素有温度、压强、反应物及生成物的浓度等度等第13页,共52页,编辑于2022年,星期三(2)电离平衡电离平衡弱电解质在溶液中不能完全电离,电离的同时,溶液中的弱电解质在溶液中不能完全电离,电离的同时,溶液中的离子又可以结合为弱电解质的分子影响弱电解质电离的离子又可以结合为弱
12、电解质的分子影响弱电解质电离的因素主要是浓度及温度因素主要是浓度及温度(3)水解平衡水解平衡盐类水解的根本原因是:某些盐类溶解于水后,其电离出盐类水解的根本原因是:某些盐类溶解于水后,其电离出的阴、阳离子与水电离出的的阴、阳离子与水电离出的H、OH结合,对水的电离平衡结合,对水的电离平衡造成了影响,即促进了水的电离平衡,使水的电离平衡向正反应造成了影响,即促进了水的电离平衡,使水的电离平衡向正反应方向移动,导致溶液中的氢离子浓度、氢氧根离子浓度发生变化方向移动,导致溶液中的氢离子浓度、氢氧根离子浓度发生变化盐类水解的规律如下:盐类水解的规律如下:第14页,共52页,编辑于2022年,星期三盐的
13、类别水溶液的酸碱性举例溶液中的弱电解质c(H)与c(OH)比较强酸弱碱盐酸性NH4ClNH3H2Oc(H)c(OH)强碱弱酸盐碱性CH3COONaCH3COOHc(H)c(OH)强酸强碱盐中性NaCl无c(H)c(OH)影响盐类水解的主要因素是温度和浓度。温度越高,越利于水解,所以影响盐类水解的主要因素是温度和浓度。温度越高,越利于水解,所以温度高的碳酸钠溶液比温度低的碳酸钠溶液碱性强;盐的浓度越小,水解程温度高的碳酸钠溶液比温度低的碳酸钠溶液碱性强;盐的浓度越小,水解程度越大,加水稀释有利于盐类水解反应的进行度越大,加水稀释有利于盐类水解反应的进行第15页,共52页,编辑于2022年,星期三
14、(4)沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡难溶电解质在水溶液中并不是完全不溶,其溶解产生的离子脱离难难溶电解质在水溶液中并不是完全不溶,其溶解产生的离子脱离难溶物进入溶液,溶液中的离子又会结合成难溶电解质影响沉淀溶溶物进入溶液,溶液中的离子又会结合成难溶电解质影响沉淀溶解平衡的因素主要是浓度(同离子效应)、温度和能与难溶电解质解平衡的因素主要是浓度(同离子效应)、温度和能与难溶电解质相应离子反应的其他离子相应离子反应的其他离子盐类的水解规律可概括为盐类的水解规律可概括为“不弱不水解,有弱才水解,都弱都水不弱不水解,有弱才水解,都弱都水解,解,越弱越水解,谁强显谁性越弱越水解,谁强显谁性”。其中。其中“越弱
15、越水解越弱越水解”可以从三角度理解:可以从三角度理解:由于多元弱酸逐级电离平衡常数越来越弱,故其正盐酸根水由于多元弱酸逐级电离平衡常数越来越弱,故其正盐酸根水解较其酸式盐中酸式酸根强,或其酸根多级水解逐级减弱,解较其酸式盐中酸式酸根强,或其酸根多级水解逐级减弱,如:如:PO43-HPO42-H2PO4-同类型离子水解,比较电离出该离子的分子或离子电离程度同类型离子水解,比较电离出该离子的分子或离子电离程度强弱(酸性或碱性强弱),如:强弱(酸性或碱性强弱),如:CO32-C6H5O-HCO3-不同类型的离子水解,比较其对应电离出该离子的分子或离不同类型的离子水解,比较其对应电离出该离子的分子或离
16、子电离程度强弱,如:醋酸和氨水电离常数几乎相等,故醋子电离程度强弱,如:醋酸和氨水电离常数几乎相等,故醋酸铵显中性,而碳酸铵则显碱性(碳酸氢根酸性比醋酸弱)。酸铵显中性,而碳酸铵则显碱性(碳酸氢根酸性比醋酸弱)。第16页,共52页,编辑于2022年,星期三只与温度有关第17页,共52页,编辑于2022年,星期三注意:同一个反应中,反应物可以是多种,但不同反应物的转化率注意:同一个反应中,反应物可以是多种,但不同反应物的转化率可可能能不同;增大一种反应物的浓度,可以不同;增大一种反应物的浓度,可以提高提高其他其他反应物的转化率,自反应物的转化率,自身转化率身转化率一般一般减小减小工业生产中常常提
17、高廉价原料的比例,从而增大工业生产中常常提高廉价原料的比例,从而增大其他原料其他原料的利用率的利用率恒温下在一恒容容器中充入NO2,反应至平衡后再向其中充入NO2达新平衡,则该过程中NO2转化率变化是?第18页,共52页,编辑于2022年,星期三只与温度有关只与温度有关例题(1)第19页,共52页,编辑于2022年,星期三(6)(5)水解平衡常数水解平衡常数Kh对于一元弱酸根或弱碱阳离子,其水解对于一元弱酸根或弱碱阳离子,其水解Kh=Kw/Ka或或Kh=Kw/Kb,对于多元弱酸根如对于多元弱酸根如CO32-,其第一步水解,其第一步水解Kh1=Kw/Ka2;第二步水解即;第二步水解即HCO3-水
18、解水解Kh2=Kw/Ka1。其中。其中Ka1、Ka2分别为碳酸的第一、二步电离平分别为碳酸的第一、二步电离平衡常数。本质上讲同条件同浓度下不同离子水解程度大小衡常数。本质上讲同条件同浓度下不同离子水解程度大小(或或pH大小大小)取取决于决于Kh,酸式盐显什么性取决于其,酸式盐显什么性取决于其Kh和和Ka。(7)溶解度溶解度S一定条件下每一定条件下每100g溶剂所能溶解溶质的最大质量,单位溶剂所能溶解溶质的最大质量,单位g。难溶电。难溶电解质在纯水中的溶解度和溶度积可以互相换算。也可以根据溶度解质在纯水中的溶解度和溶度积可以互相换算。也可以根据溶度积计算难溶电解质在特定溶液中的溶解度。积计算难溶
19、电解质在特定溶液中的溶解度。只与温度有关只与温度有关例题(2、3、4)附:常见弱电附:常见弱电解质电离常数解质电离常数第20页,共52页,编辑于2022年,星期三(1)平衡的本质:平衡的本质:v v正正=v=v逆逆。1.1.平衡的建立和平衡判据平衡的建立和平衡判据三、考查重点三、考查重点单位时间内某化学键断裂的条数与单位时间内生成该化学键单位时间内某化学键断裂的条数与单位时间内生成该化学键(或另外的或另外的化学键化学键)的条数关系;的条数关系;单位时间内消耗某物质的物质的量与生成该物质单位时间内消耗某物质的物质的量与生成该物质(或其他物质或其他物质)的物的物质的量关系;质的量关系;给出在同一反
20、应的同一时间内用不同物质表示的反应速率等等。给出在同一反应的同一时间内用不同物质表示的反应速率等等。这类判断可总结为一句话这类判断可总结为一句话“双向同时,符合比例双向同时,符合比例”。(2)利用化学平衡状态的特点来判断利用化学平衡状态的特点来判断处于平衡状态的化学反应,其特点表现为处于平衡状态的化学反应,其特点表现为“三定三定”,即:反,即:反应物的转化率一定、反应混合体系中各物质的百分含量一定、反应应物的转化率一定、反应混合体系中各物质的百分含量一定、反应混合体系中各物质的浓度一定。上述中的任一种都能说明反应已达混合体系中各物质的浓度一定。上述中的任一种都能说明反应已达平衡状态。即平衡状态
21、。即“特征量一定,达到平衡特征量一定,达到平衡”。(3)利用利用“变量恒定,达到平衡变量恒定,达到平衡”与与“不变量不变量”来判断来判断选定反应中选定反应中“变量变量”,即随反应进行而变化的量,当变量不再变,即随反应进行而变化的量,当变量不再变化时,反应已达平衡。常见的化时,反应已达平衡。常见的可能可能变量有:气体的颜色;容器压强变量有:气体的颜色;容器压强(恒容);容器体积(恒压);密度;相对分子质量等。(恒容);容器体积(恒压);密度;相对分子质量等。把握条件把握条件(恒(恒容或恒压),认清变量,反应过程中容或恒压),认清变量,反应过程中变量不变变量不变,说明反应达到平衡。,说明反应达到平
22、衡。例题(5)第21页,共52页,编辑于2022年,星期三2.2.溶液中离子浓度的比较溶液中离子浓度的比较例:向例:向0.1mol/L NaOH0.1mol/L NaOH溶液中逐滴滴加溶液中逐滴滴加0.1mol/L 0.1mol/L CHCH3 3COOHCOOH溶液,比较各种离子浓度的大小。溶液,比较各种离子浓度的大小。抓住主要过程,有反应先考虑反应,再考虑电离、水解(一般水抓住主要过程,有反应先考虑反应,再考虑电离、水解(一般水解和弱电解质电离是微弱的解和弱电解质电离是微弱的,且以第一步水解或电离为主,弱酸酸且以第一步水解或电离为主,弱酸酸式盐要把握其电离为主还是水解为主),充分利用守恒。
23、式盐要把握其电离为主还是水解为主),充分利用守恒。注意区分几个概念:注意区分几个概念:中和中和 中性中性溶液浓度溶液浓度 离子浓度离子浓度电离平衡电离平衡 水解平衡水解平衡离子浓度三守恒试剂原始浓度试剂原始浓度 反应起始浓度反应起始浓度第22页,共52页,编辑于2022年,星期三3.3.用平衡移动理论解释相关现象。用平衡移动理论解释相关现象。列平衡,说移动,得结论。列平衡,说移动,得结论。“看到看到”粒子粒子“找到找到”平衡平衡“想到想到”移动移动解释解释(1 1)接触法制硫酸中通入过量的空气接触法制硫酸中通入过量的空气(2)合成氨工业高压(合成氨工业高压(20MPa-50MPa)(3)金属钠
24、从熔化的氯化钾中置换金属钾金属钠从熔化的氯化钾中置换金属钾Na+KClNaCl+K(4)草木灰和铵态氮肥不能混合使用草木灰和铵态氮肥不能混合使用(5)配置三氯化铁溶液应在浓盐酸中进行配置三氯化铁溶液应在浓盐酸中进行(6)用热的纯碱水洗油污或对金属进行表面处用热的纯碱水洗油污或对金属进行表面处理理(7)碳酸型饮料打开瓶盖倒入玻璃杯时会泛起大量泡沫碳酸型饮料打开瓶盖倒入玻璃杯时会泛起大量泡沫第23页,共52页,编辑于2022年,星期三4.勒夏特列原理的综合应用勒夏特列原理的综合应用反应的特点反应的特点物质的状态物质的状态反应体积变化反应体积变化吸、放热吸、放热浓度浓度温度温度压强压强催化剂催化剂正
25、逆反应正逆反应速率变化速率变化平衡移动平衡移动物理量物理量变化变化转化率、产率转化率、产率体积、压强体积、压强物质的量浓度物质的量浓度质量分数、体积分数质量分数、体积分数平均相对分子质量平均相对分子质量密度等密度等质量、物质的量质量、物质的量条件的改变条件的改变第24页,共52页,编辑于2022年,星期三(2011安徽)电镀废液中安徽)电镀废液中Cr2O72-可通过下列反应转化成铬黄可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4):):Cr2O72-(aq)+2Pb2+(aq)+H2O(l)2PbCrO4(s)+2H+(aq)H0,该反应达平衡后,改变横坐标表示的反应条,该反应达平衡后,改变横坐标表示
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