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化学平衡原理的应用分析

发表时间：2020/5/26 来源：《中小学教育》2020年5月3期作者：覃华慧

[导读] 化学平衡原理是中学非常更要的化学理论，电离平衡、水解平衡等内容也是化学平衡的一部分，运用化学平衡理论能够解释现实生活生产中的很多问题，高中阶段，加强化学平衡原理应用分析，并融入课堂教学中，一方面让学生对化学平衡原理有了全新的认识；另一方面理论联系实际，让学生乐学好学，提高课堂教学效率，为长大后专业爱好打下基础。

覃华慧广西省上林县城关中学广西南宁 530500
【摘要】化学平衡原理是中学非常更要的化学理论，电离平衡、水解平衡等内容也是化学平衡的一部分，运用化学平衡理论能够解释现实生活生产中的很多问题，高中阶段，加强化学平衡原理应用分析，并融入课堂教学中，一方面让学生对化学平衡原理有了全新的认识；另一方面理论联系实际，让学生乐学好学，提高课堂教学效率，为长大后专业爱好打下基础。
【关键词】高中化学；化学平衡原理；应用分析
中图分类号：G688.2 文献标识码：A 文章编号：ISSN1001-2982（2020）05-190-01

        化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
        化学平衡的特征：逆，指的是可逆反应；等，是正反应速率和逆反应速率相等；动，是反应并没有停止，是一种动态平衡；定，是化学平衡时，反应物和生成物浓度保持不变；变，是当外界条件改变，可逆反应旧的平衡被破坏，建立新的平衡。
        影响化学平衡的外界因素：1、浓度:增大反应物(或减少生成物)的浓度，平衡向正方向移动，增大生成物(或减少反应物)的浓度，平衡向逆方向移动。2、温度:升高温度，反应向吸热反应的方向移动；降低温度，反应向放热反应的方向移动。3、压强：增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；减少压强，平衡向气体体积增大的方向移动。4、使用催化剂：化学平衡不移动。
        只有在深度掌握化学平衡特征和影响化学平衡移动条件的基础上，深入研究化学平衡原理的应用，才能为教学服务，为生活生活服务。
        化学平衡原理的应用分析：
        1、化学平衡移动原理在工业合成氨上的应用。
        工业合成氨通过反应N2+3H22NH3来进行。反应的特点是：（1）是个可逆反应。（2）正反应是个放热反应。（3）正反应是个体积减小的反应。因此制备氨气的过程中，为了得到更多的氨气，要让上述反应向正方向移动。根据影响化学平衡移动的三个条件，改变了以下条件：（1）增大反应物氮气的浓度。（2）及时分离出生成物氨气。（3）增大体系的压强。（4）降低体系的温度。以上条件都是平衡向正方向移动，但实际生产中，如果温度太低，反应速率太慢，氨气的产量也低；增大压强虽然让化学平衡向正方向移动，但对动力、材料也高；使用催化剂，虽然不能改变化学平衡移动，但能加快化学反应速率，因此综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，在实际合成氨生产中，我们采用的条件是：高温（500℃左右）、高压（50MPa）、催化剂(铁触媒)。
        2、为什么用热弱碱液洗油污比较干净？
        油脂的主要成分是高级脂肪酸甘油酯，洗油污的过程，实际是油脂水解的过程，油脂水解方程式是：油脂+水高级脂肪酸+甘油，在水中存在水解平衡。油脂水解过程是一个吸热的过程，根据勒夏特列原理，升温向有利于水解的方向移动，而且在水解的过程中，有酸生成，如果用碱液洗，碱与酸会反应，使得水解平衡中高级脂肪酸的浓度降低，平衡向正方向移动，所以用热弱碱液洗油污比较干净。

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        3、用相同浓度的HCl溶液和CH3COOH溶液做导电实验时，为什么用HCl溶液的电灯多亮而用CH3COOH溶液的电灯多暗？
        对于盐酸和醋酸，盐酸是强酸，在溶液中完全电离，醋酸是弱酸，是弱电解质，在水溶液中部分电离，所以等浓度的盐酸和醋酸中，盐酸溶液带电的微粒浓度比较大，而醋酸溶液带电微粒的浓度比较小，因此，用相同浓度的HCl溶液和CH3COOH溶液做导电性实验时，盐酸溶液的电灯泡比较亮，而醋酸溶液中电灯泡比较暗。
        4、酸溶液中有OH-吗？碱溶液中有H+吗？
        大家都知道，酸溶液中我们常用C（H+）来表示。强碱溶液中，我们常用C（OH-）来表示。但是在酸溶液中有没有OH-呢？在碱溶液中，有没有H+呢？水是弱电解质，在水中，存在水的电离平衡H20H++OH-。当室温为25℃时，一升的水中电离出H+和OH-浓度是1×10-7mol.L-1。也就是说，25℃时，C（H+）=C（OH-）=1×10-7mol.L-1。当我们往水加入酸后，增加了H+的浓度，对于平衡H20H++OH-来说，增大C（H+），平衡向逆方向移动。因为温度一定时，KW是个定值，此时，酸溶液中不是不存在OH-，只是C（H+）>C（OH-）罢了。同理，在碱性溶液中，不是不存在H+，只是C（H+）<C（OH-）罢了。
        5、为什么要在牙膏中加入F元素？
        牙齿的牙釉质的化学成分是Ca5(PO4)3OH，牙齿的腐烂过程实际上是一个牙釉质的溶解过程。牙釉质是在口腔中存在着溶解平衡
        Ca5(PO4)3OH5Ca2++3PO43－+OH－
        小朋友比较喜欢吃糖，而且不注意口腔卫生，附在牙齿上的糖，在口腔里发酵生成的氢离子，氢离子就会与平衡
        Ca5(PO4)3OH5Ca2++3PO43－+OH－中产生的OH－反应，使得生成物的浓度减小。根据勒夏特列原理，生成物的浓度减小，平衡向正方向移动，也就是说向着牙齿溶解的方向移动，这时牙齿就坏了。但如果我们在牙膏中加入了F元素，F在
        Ca5(PO4)3OH5Ca2++3PO43－+OH－
        5Ca2++3PO43－+F-Ca5(PO4)3F
        中生成更难溶的Ca5(PO4)3F，履盖在牙齿的表面，从而更好的保护牙齿，这就是为什么在牙膏中加入F的原因。
        6、制备氯气时，为什么不用排水法来收拾氯气，而改用排饱和食盐水的方法来收拾氯气？
        氯气在水中反应的离子方程式是：Cl2+H2OH++Cl-+ HClO，存在着溶解平衡。当要收集氯气时，为了减少Cl2的损失，应该是让上述平衡向逆方向移动。如果用排水法收集时，增加了反应物水的量，平衡会向正方向移动，这时氯气溶解的量增多，Cl2的损失更大，收集的效果不理想。但如果我们用的是排饱和食盐水，食盐是强电解质，电离出大量的氯离子，氯离子的增加，对于上述平衡，相当增加生成物的浓度，平衡向逆方向移动，可以减少氯气的溶解，这就是收集气体想要的效果，所以用排饱和食盐水的方法来收拾氯气，而不是用排水法来收拾氯气。
        总之，高中阶段化学平衡原理出现频率较高，熟练掌握化学平衡原理，能解决生活中的多种问题。在教学过程中，大胆理论联系实际，结合生产生活教学，准确解释各种平衡体系，将复杂的问题简单化，提高化学教学的有效性，提高教学质量，为长大后专业爱好打下良好基础。