王京
勒夏特列原理統(tǒng)領(lǐng)化學(xué)平衡移動(dòng)方向,是分析化學(xué)平衡的精髓。由于原理抽象,使其成為化學(xué)平衡習(xí)題中較難攻克的對(duì)象。
一、勒夏特列原理內(nèi)容
勒夏特列原理:如果改變影響平衡的一個(gè)條件(如濃度、壓強(qiáng)或溫度),平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。
勒夏特列原理適用范圍廣, 化學(xué)平衡、溶解平衡、電離平衡、水解平衡等均可應(yīng)用。其內(nèi)涵意義深遠(yuǎn),隱含的考點(diǎn)很多,是歷年來(lái)全國(guó)及各省市高考命題的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
二、攻克勒夏特列原理三妙招
1.吃透“只減弱不消除”。
例1:已知可逆反應(yīng)2NO2N2O4 △H<0,其他條件不變時(shí),若將體積減至原平衡的一半,體系顏色將 。
解析:體系顏色將先變深后變淺。本題考查的重點(diǎn)是勒夏特列原理中的“減弱”。其他條件不變時(shí),體積壓縮至原平衡的一半,各組分濃度在瞬間增至原來(lái)的2倍,顏色先變深。又由于增大壓強(qiáng)平衡必向氣體體積減小的方向移動(dòng),即向生成N2O4(無(wú)色)方向移動(dòng),故體系顏色又變淺。勒夏特列原理中強(qiáng)調(diào)“只減弱這種改變”,意味著并不消除這種改變,新平衡NO2的濃度仍比原平衡中NO2的濃度大,所以新平衡體系顏色即使后變淺也要比原平衡體系的顏色深些。我們只要吃透勒氏原理的精髓“只減弱不消除”,就可以順利解除類似這種顏色隨壓強(qiáng)多變的困擾。
2.注意。
同等程度的改變反應(yīng)混合物中各組分的濃度,應(yīng)視為壓強(qiáng)的影響。
例2:已知N2+3H22NH3,恒溫恒容某密閉容器起始投入1molN2,3molH2,達(dá)平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)為20%。若其他條件不變,起始投入2molN2,6molH2,達(dá)平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù) 20%。(填“大于”“小于”或“等于”)
解析:小于。圖示分析如下:將兩次的反應(yīng)物分別通人如下的兩個(gè)密閉容器中:
達(dá)到平衡后,三份氣體必為等效平衡,現(xiàn)在對(duì)第二次的容器作以下變化:
由于增大壓強(qiáng)此平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),不再是原平衡狀態(tài),此條件下雖兩次所加反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比相等,但①、 ②不等效。
本題解題思路是先建立“等效平衡“,分析可知開始2投料量是開始1投料量的二倍,體積也是二倍,與開始1等效(即恒溫恒壓條件下等效)。再與恒溫恒容條件對(duì)比,不難看出若將開始2建立的虛擬平衡狀態(tài)壓縮到實(shí)際體積,必定增大體系壓強(qiáng)。根據(jù)勒夏特列原理,平衡向右移動(dòng),所以N2的體積分?jǐn)?shù)減小。
3.理解。
在恒容的容器中,當(dāng)改變其中一種物質(zhì)的濃度時(shí),必然同時(shí)引起壓強(qiáng)的變化。但判斷平衡移動(dòng)的方向時(shí)應(yīng)以濃度為主;判斷平衡狀態(tài)(反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))時(shí),視為壓強(qiáng)變化。
例3:已知一定條件下有2NO2N2O4 △H<0
a.恒溫恒容①向平衡體系加入NO2,平衡向 移動(dòng)(填“左”“右”“不”下同),NO2的體積分?jǐn)?shù) (填“增大”減小“”不變“下同)。
②向平衡體系加N2O4,平衡向 移動(dòng), N2O4的體積分?jǐn)?shù) 。
b.恒溫恒壓,向平衡體系加入NO2,平衡向 移動(dòng), NO2的體積分?jǐn)?shù) 。
解析:a.恒溫恒容條件,向平衡體系加入NO2,增大了反應(yīng)物濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。NO2的體積分?jǐn)?shù)為平衡狀態(tài)參數(shù),研究時(shí)視為增大壓強(qiáng)(相當(dāng)于讓平衡狀態(tài)正向移動(dòng)),所以NO2的體積分?jǐn)?shù)減小;若加入N2O4,增大了生成物濃度,平衡必向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。但研究N2O4的體積分?jǐn)?shù)這一平衡狀態(tài)參數(shù)時(shí),又視為增大體系壓強(qiáng)(相當(dāng)于讓平衡狀態(tài)正向移動(dòng),故NO2的體積分?jǐn)?shù)仍減小。
b.恒溫恒壓條件,向平衡體系加入NO2,必將成比例增大容器的體積,各組分濃度不變,與原平衡等效。所以平衡不移動(dòng),NO2的體積分?jǐn)?shù)也不變。