李德志
【摘 要】通過(guò)對(duì)勒夏特列原理的學(xué)習(xí),能較好地引導(dǎo)學(xué)生從定性的角度,根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素對(duì)平衡的移動(dòng)方向作出快速的判斷,同時(shí)推測(cè)平衡移動(dòng)帶來(lái)的其它相關(guān)量的變化。
【關(guān)鍵詞】化學(xué)平衡;移動(dòng)定性;判斷
勒沙特列原理指的是改變影響平衡的一個(gè)條件,平衡就向減弱這種改變的方向移動(dòng)。反之如果知道了化學(xué)平衡移動(dòng)的方向,也可以推測(cè)使化學(xué)平衡移動(dòng)的條件或其它變化量。
一、根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)方向,判斷物質(zhì)的聚集狀態(tài)
壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)的影響僅適用于有氣體參加或生成的反應(yīng),如反應(yīng)aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(g)(a+b≠c+d),根據(jù)壓強(qiáng)改變對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響——增大(或減?。簭?qiáng)平衡向氣體分子數(shù)減小(或增大)的方向移動(dòng),可以判斷物質(zhì)的聚集狀態(tài)??赡娣磻?yīng):2A(g)+nB(?)?2C(g)達(dá)到化學(xué)平衡以后,若增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),由此可判斷B為氣體;若增大壓強(qiáng),平衡不移動(dòng),由此可判斷B為固體或液體。
二、根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)方向,判斷混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量
混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為,可按反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)分成兩類來(lái)討論。
(1)對(duì)于反應(yīng)物和生成物都是氣體的可逆反應(yīng)。當(dāng)外界條件改變時(shí),不管平衡怎樣移動(dòng),混合氣體的總質(zhì)量始終不變,故混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量與氣體物質(zhì)的量成反比,即平衡向物質(zhì)的量縮小的方向移動(dòng),混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量將變大,反之,相對(duì)分子質(zhì)量將變小。
(2)對(duì)于有非氣體參加或生成的可逆反應(yīng),則分析具體情況,按,分別討論m和n進(jìn)行判斷。例如:3A(g)?3B(g)+C(s)ΔH>0,隨溫度升高,平衡正向移動(dòng),氣體總質(zhì)量減小,氣體物質(zhì)的量不變,則氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量變小。
三、根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)方向,判斷反應(yīng)的能量變化
溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響與反應(yīng)吸熱、放熱有關(guān),根據(jù)溫度改變及其平衡移動(dòng)的方向,可以判斷正、逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)或放熱反應(yīng)。對(duì)于可逆反應(yīng):A(g)+B(g)?2C(g)達(dá)到平衡后,升高溫度,若C的體積分?jǐn)?shù)增大(或A、B的轉(zhuǎn)化率增大)(如圖I),可判斷是平衡正向移動(dòng),則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng);若C的體積分?jǐn)?shù)減?。ɑ駻、B的轉(zhuǎn)化率減小)(如圖II),可判斷是平衡逆向移動(dòng),則可正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。
四、根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)方向,判斷方程式中氣體反應(yīng)物和氣體生成物化學(xué)計(jì)量數(shù)的相對(duì)大小
改變壓強(qiáng),平衡移動(dòng)的方向與氣體反應(yīng)物及生成物化學(xué)計(jì)量數(shù)的相對(duì)大小有關(guān)。據(jù)此,由壓強(qiáng)改變及其平衡移動(dòng)的方向,可以判斷化學(xué)方程式中氣體反應(yīng)物和氣體生成物之間的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系。如可逆反應(yīng):aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(g),在反應(yīng)過(guò)程中A的百分含量ω(A)隨壓強(qiáng)(p)變化曲線,如圖III所示,則a+b c+d(填入“>”“<”或“=”)。由圖示可知:增大壓強(qiáng),A的百分含量逐漸變小,即平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);又因增大壓強(qiáng),平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動(dòng),故a+b>c+d。
在特殊情況中,根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)方向還可以確定某氣體物質(zhì)的具體的化學(xué)計(jì)量系數(shù)。如可逆反應(yīng):A(g)+nB(g)?3C(g),在恒溫下,反應(yīng)物B的轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖IV所示,試確定n值。由圖IV可知增大壓強(qiáng),B的轉(zhuǎn)化率不變,即平衡不移動(dòng),則有1+n=3,n=2。
五、根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)方向,判斷反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
由于外界條件改變,引起化學(xué)平衡移動(dòng),根據(jù)平衡移動(dòng)的方向可以判斷某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。其規(guī)律如下:
1.溫度、壓強(qiáng)對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響
在其它條件不變的情況下,改變溫度或改變氣體反應(yīng)的容器體積(即改變壓強(qiáng)),若化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),則反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定增大;若化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),則反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定減小。
2.濃度對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響
(1)減小生成物的濃度,平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定增大;
(2)對(duì)于多種物質(zhì)參加的反應(yīng),增加某一反應(yīng)物的濃度,其他反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定增大,而該反應(yīng)物本身的轉(zhuǎn)化率一般是減小的。如:反應(yīng)aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(g)達(dá)平衡后,保持容積不變?cè)偌尤霘怏wA,則平衡正向移動(dòng),B的轉(zhuǎn)化率增大,A的轉(zhuǎn)化率減小。若按原始投料比同時(shí)加入A、B兩種氣體,達(dá)新平衡的過(guò)程中還是正向移動(dòng),但此時(shí)A、B的轉(zhuǎn)化率的變化由a+b和c+d的相對(duì)大小有關(guān)。因?yàn)榇藭r(shí)相當(dāng)于對(duì)體系加壓的過(guò)程,若a+b>c+d,平衡右移,A、B的轉(zhuǎn)化率都增大;若a+b (3)對(duì)于分解反應(yīng)(即反應(yīng)物只有一種),其轉(zhuǎn)化率要視反應(yīng)前后物質(zhì)的計(jì)量數(shù)而定。若反應(yīng)前后氣體分子總物質(zhì)的量相等,如2HI(g)?H2(g)+I2(g),不論如何改變HI的濃度,HI的轉(zhuǎn)化率都不變;若反應(yīng)后氣體分子數(shù)是減小的,如2NO2(g)?N2O4(g),增加NO2的濃度,則NO2的轉(zhuǎn)化率增大;若反應(yīng)后氣體分子數(shù)增加,如2NH3(g)?N2(g)+3H2(g),增加NH3的濃度,則NH3的轉(zhuǎn)化率減小。 總之,熟練掌握化學(xué)平衡移動(dòng)原理,可以迅速判斷平衡移動(dòng)的方向及其帶來(lái)的其它量的變化,能讓學(xué)生更好的解決有關(guān)平衡移動(dòng)的問(wèn)題。