李德志
【摘 要】通過對勒夏特列原理的學習,能較好地引導學生從定性的角度,根據(jù)影響化學平衡的因素對平衡的移動方向作出快速的判斷,同時推測平衡移動帶來的其它相關量的變化。
【關鍵詞】化學平衡;移動定性;判斷
勒沙特列原理指的是改變影響平衡的一個條件,平衡就向減弱這種改變的方向移動。反之如果知道了化學平衡移動的方向,也可以推測使化學平衡移動的條件或其它變化量。
一、根據(jù)化學平衡移動方向,判斷物質(zhì)的聚集狀態(tài)
壓強對化學平衡狀態(tài)的影響僅適用于有氣體參加或生成的反應,如反應aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(g)(a+b≠c+d),根據(jù)壓強改變對化學平衡移動的影響——增大(或減小)壓強平衡向氣體分子數(shù)減?。ɑ蛟龃螅┑姆较蛞苿?,可以判斷物質(zhì)的聚集狀態(tài)??赡娣磻?A(g)+nB(?)?2C(g)達到化學平衡以后,若增大壓強,平衡向正反應方向移動,由此可判斷B為氣體;若增大壓強,平衡不移動,由此可判斷B為固體或液體。
二、根據(jù)化學平衡移動方向,判斷混合氣體的平均相對分子質(zhì)量
混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為,可按反應物和生成物的聚集狀態(tài)分成兩類來討論。
(1)對于反應物和生成物都是氣體的可逆反應。當外界條件改變時,不管平衡怎樣移動,混合氣體的總質(zhì)量始終不變,故混合氣體的平均相對分子質(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,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量將變大,反之,相對分子質(zhì)量將變小。
(2)對于有非氣體參加或生成的可逆反應,則分析具體情況,按,分別討論m和n進行判斷。例如:3A(g)?3B(g)+C(s)ΔH>0,隨溫度升高,平衡正向移動,氣體總質(zhì)量減小,氣體物質(zhì)的量不變,則氣體平均相對分子質(zhì)量變小。
三、根據(jù)化學平衡移動方向,判斷反應的能量變化
溫度對化學平衡的影響與反應吸熱、放熱有關,根據(jù)溫度改變及其平衡移動的方向,可以判斷正、逆反應為吸熱反應或放熱反應。對于可逆反應:A(g)+B(g)?2C(g)達到平衡后,升高溫度,若C的體積分數(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,則正反應為吸熱反應;若C的體積分數(shù)減?。ɑ駻、B的轉(zhuǎn)化率減?。ㄈ鐖DII),可判斷是平衡逆向移動,則可正反應為放熱反應。
四、根據(jù)化學平衡移動方向,判斷方程式中氣體反應物和氣體生成物化學計量數(shù)的相對大小
改變壓強,平衡移動的方向與氣體反應物及生成物化學計量數(shù)的相對大小有關。據(jù)此,由壓強改變及其平衡移動的方向,可以判斷化學方程式中氣體反應物和氣體生成物之間的化學計量數(shù)關系。如可逆反應:aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(g),在反應過程中A的百分含量ω(A)隨壓強(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,A的百分含量逐漸變小,即平衡向正反應方向移動;又因增大壓強,平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動,故a+b>c+d。
在特殊情況中,根據(jù)化學平衡移動方向還可以確定某氣體物質(zhì)的具體的化學計量系數(shù)。如可逆反應:A(g)+nB(g)?3C(g),在恒溫下,反應物B的轉(zhuǎn)化率與壓強的關系如圖IV所示,試確定n值。由圖IV可知增大壓強,B的轉(zhuǎn)化率不變,即平衡不移動,則有1+n=3,n=2。
五、根據(jù)化學平衡移動方向,判斷反應物的轉(zhuǎn)化率
由于外界條件改變,引起化學平衡移動,根據(jù)平衡移動的方向可以判斷某反應物的轉(zhuǎn)化率。其規(guī)律如下:
1.溫度、壓強對轉(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的容器體積(即改變壓強),若化學平衡向正反應方向移動,則反應物的轉(zhuǎn)化率一定增大;若化學平衡向逆反應方向移動,則反應物的轉(zhuǎn)化率一定減小。
2.濃度對轉(zhuǎn)化率的影響
(1)減小生成物的濃度,平衡正向移動,反應物的轉(zhuǎn)化率一定增大;
(2)對于多種物質(zhì)參加的反應,增加某一反應物的濃度,其他反應物的轉(zhuǎn)化率一定增大,而該反應物本身的轉(zhuǎn)化率一般是減小的。如:反應aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(g)達平衡后,保持容積不變再加入氣體A,則平衡正向移動,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加入A、B兩種氣體,達新平衡的過程中還是正向移動,但此時A、B的轉(zhuǎn)化率的變化由a+b和c+d的相對大小有關。因為此時相當于對體系加壓的過程,若a+b>c+d,平衡右移,A、B的轉(zhuǎn)化率都增大;若a+b (3)對于分解反應(即反應物只有一種),其轉(zhuǎn)化率要視反應前后物質(zhì)的計量數(shù)而定。若反應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,熟練掌握化學平衡移動原理,可以迅速判斷平衡移動的方向及其帶來的其它量的變化,能讓學生更好的解決有關平衡移動的問題。