蘇欣然(湖南師范大學附屬中學,湖南長沙410000)
高中化學中影響化學平衡的條件
蘇欣然(湖南師范大學附屬中學,湖南長沙410000)
學習高中化學,不僅能擴大我們學生的知識面,提高化學能力,還會收獲更多與化學有關的知識。就化學平衡而言,由于它是化學體系中不可或缺的一部分,而且有助于提高的觀察、分析、判斷能力,有利于增強我們學生的科學素養(yǎng)、研究精神等,所以在教師嚴格要求下,我們學習了化學平衡的基本理論知識,知曉了化學平衡移動原理,還對化學平衡的影響條件及其具體影響產生了較大的研究興趣。也正因如此,才需要同學們探究并歸納影響化學平衡的三個因素,即溫度、濃度、壓強,以及勒夏特列原理。
高中化學;化學平衡;條件;影響
化學平衡作為高中化學的重要教學內容,在幫助我們學生培養(yǎng)抽象思維、增強化學素養(yǎng)、提高實踐操作能力等方面具有重要作用。然而,同學們在學習化學平衡時會面臨一些的困難,如化學平衡不僅涉及宏觀思維和微觀思維,還需要我們能在實驗表象中探知其原理和深層意義。就化學平衡的影響條件而言,因其有一定的學習難度,研究它還需建立在熟知理論知識、有較強實驗操作能力的基礎上,所以我們具體分析化學平衡的影響條件,能在極大程度上達到鍛煉自我、提升自我的目的。
為了探究溫度對化學平衡的影響,就高溫條件下,2體積的HBr無色氣體分解為1體積的H2與一體積的紅棕色Br2為例。具體而言,當化學反應處于平衡時,保持其他條件不變,只升高溫度,那么此時會觀察到混合氣體顏色加深,這是因為正反應為吸熱反應,而升高溫度會使平衡向吸熱反應方向移動,所以就生成了更多的Br2。同樣地,如果降低反應溫度,那么會使混合氣體顏色變淺,這是因為,溫度降低,平衡向放熱方向即逆反應方向移動,就會消耗更多的Br2,而且會生成更多的HBr無色氣體。值得注意的是,很多同學都會將催化劑視為影響化學平衡的條件之一,其實,催化劑不能改變平衡狀態(tài),只能改變正逆反應速率。所以在有催化劑參加的化學反應中,改變溫度,雖然會影響催化劑作用,但實際上平衡移動只與溫度有關。
化學平衡是指可逆化學反應在一定條件下處于正逆反應速率相等,反應物濃度保持不變的狀態(tài)。所以當其它條件既定時,改變反應物或者生成物濃度,就會打破平衡狀態(tài),影響反應速率。因為黃色的FeCl3溶液和無色的KSCN溶液反應會生成血紅色的Fe(SCN)3溶液和無色的KCl溶液,而且反應條件簡單,所需器材較少,所以將其作為濃度對化學平衡影響的實驗對象十分正確。具體來說,當FeCl3和KSCN的反應達到平衡,即混合溶液顏色在某段時間內固定不變時,加入適量較高濃度的FeCl3溶液或者KSCN溶液,會觀察到反應停止后,混合溶液的血紅色更深。這就表明當其他條件一定時,增大化學反應的反應物濃度會使化學平衡向正反應方向移動。實踐證明,減小生成物濃度能達到相同效果。而如果一定條件下,當化學反應處于化學平衡時,增大生成物Fe(SCN)3溶液或KCl溶液的濃度,那么反應將會向左移動。同樣地,既定條件下,減小反應物FeCl3和KSCN的濃度,平衡將向逆反應方向移動。值得注意的是,如果化學反應是固體物質和純液體,其中不涉及溶液,那么改變生成物或者反應物的量,不會對化學平衡造成影響。
其實,壓強也是影響化學平衡的重要條件,而這只針對于氣體類化學反應而言。比如,NO2生成N2O4的反應。具體來說,一定條件下,兩體積的紅棕色NO2氣體會反應為1體積的無色N2O4氣體,而如果所有條件不變,增大壓強使體積縮小,那么混合氣體的顏色會先變深,再變淺。變深是因為壓強的變化導致NO2濃度增大,后面變淺是因為消耗了更多的NO2和生成了更多的N2O4。這也就意味著,條件不變的情況下,增大壓強,會使平衡向氣體體積縮小的方向移動。之所以說反應是向氣體體積變小的方向移動,而不是向正反應方向移動,是因為相同條件下,相同的實驗步驟和方法用于N2O4生成NO2的反應,平衡會向從逆反應方向,即氣體體積變小的方向移動。以此類推,不難得出,在既定條件下,只減小處于平衡狀態(tài)的化學反應壓強,那么混合氣體顏色會先變淺,因為NO2濃度變小,隨后又變深,因為平衡將會向氣體體積增大的方向移動。值得注意的是,如果化學反應前后不存在氣體分子數(shù)變化,例如N2和O2生成NO氣體的反應,那么無論怎樣改變壓強,都不會影響化學平衡。
實際上,對可逆化學反應而言,如果只改變影響平衡的一個條件,比如溫度、壓強、濃度,那么在這個封閉體系中,化學平衡將會向著減弱這種改變的方向移動,而這就是著名的勒夏特列原理。
研究高中化學中化學平衡的影響條件具有重大意義。一方面,探究的過程就是我們學習和鞏固的過程。在教師教學完成后,再進行實驗,再歸納總結相關知識,不僅有利于溫故知新,增強學習效果,還有助于同學們鍛煉能力,增強素養(yǎng);另一方面,這有助于教學評價,有利于教師教學。其實,研究結果能反應出同學們的學習成效、探究能力以及學習態(tài)度,而了解這些,能在極大程度上幫助教師認識到我們的優(yōu)點以及不足,有助于因材施教。
[1]王一帆.高中化學中對化學平衡原理的巧用研究[J].化工管理,2016(9):29-29.
[2]張軍貴.壓強、溫度對化學平衡移動影響的實驗改進[J].中學化學教學參考,2016(12):20-20.