勒夏特列原理與化學平衡常數

李卓陽

(山東省平度市第一中學 266700)

勒夏特列原理與化學平衡常數

李卓陽

(山東省平度市第一中學 266700)

勒夏特列原理可以定性的判斷一些化學平衡移動問題，在解決這些問題時也很方便，無論教師還是學生遇到這些問題，都習慣運用勒夏特列原理，勒夏特列原理成為解決此類問題的主要工具.

勒夏特列原理；化學平衡常數；定量

新課改后，在蘇教版和魯科版的高中化學教科書中突出了化學平衡常數的地位，強化了用平衡常數來解決化學平衡移動問題的應用.那么勒夏特列原理與化學平衡常數誰更具有優勢？

以前，學生對勒夏特列原理的理解可能有很多誤區.往往認為勒夏特列原理是無條件的，在任何環境下都可以使用，其實并非如此，學生要關注勒夏特列原理適用的條件.從熱力學的觀點來探究知識，分析原理，明確知識本質.在探究中學生要明確：如果改變影響平衡的一個方面，整個平衡就會向能夠減弱這種改變的方向移動，形成一種動態的平衡.如“沉淀溶解平衡、電離平衡、鹽類水解平衡等”.在使用勒夏特列原理時，只能允許有一個因素發生改變，其他條件被認為是封閉不動的，否則就會出現錯誤.例如氨的合成過程，按照勒夏特列原理分析，很多學生會認為到實驗反應過程中，如果溫度和壓力固定保持不變，在這個時候加入氨氣，實驗平衡會朝著合成氨的方向移動.但是實際上并非如此，學生通過用濃度商Q跟平衡常數K的比值來看，會發現這個結果跟勒夏特列的判斷是截然不同的，這與學生的理論推斷相反.因為合成氨的化學反應過程并不是一個封閉體系，勒夏特列原理在這個環境中不適用，不符合應用條件.下面通過一個例題詳細說明.

如果應用勒夏特列原理，平衡一定向正向移動.但是這個判斷是錯誤的.下面利用平衡常數和濃度商來判斷正確的方向.該體系的平衡常數可表示為：

在原來平衡的混合物中，1.0L氣體含分子(0.5mol+0.2mol+0.2mol)=0.9mol.當加入平衡體系中加入0.18molN2時，體系即時有分子(0.9mol+0.18mol)=1.08mol，在理想氣體情況下，溫度和壓強不變，瞬時體系的氣體總體積變為1.0L×1.08mol/0.9mol=1.2L，此時濃度商Q可表示為：

由于Q>K，平衡將向逆方向移動.為什么利用勒夏特列原理判斷平衡移動方向是錯誤的呢？原因是只關注了N2的分子數量變化，忽略了H2和NH3的氣體體積變化.所以勒夏特列原理并不是什么情況下都可以用的.

在了解了化學平衡常數之后，明確濃度商Q跟平衡常數K完全能夠解決這個問題.因為，不管是什么樣的實驗體系，開放的或者是混合的，都是可以應用的，而不像勒夏特列原理那樣有條件約束，在某些環境下不可使用.應用化學平衡常數解決平衡問題時，需要在大腦中建立一個基于狀態分析的探究程序，尤其要明確濃度和壓強與化學反應平衡狀態的影響.在探究中，學生要明確：在一個化學反應平衡系統中，首先要弄清平衡時，Q=K.如果這時候的外界環境發生變化，包括濃度、溫度、壓強的改變會對K或Q產生什么樣的影響？通過怎樣的調整和變化才能夠使Q重新等于K，重新回到平衡的狀態.例如，如果增加反應物的濃度，K保持不變，這個時候濃度商Q就會變小，這是化學反應就會向著生成物濃度增大，反應物濃度減少的變化進行，直到平衡為止.化學平衡常數還有其他的應用，如：

1.化學平衡常數可用來判斷反應進行的程度(即反應限度)

A．①>②B．①<②C．①=②D．不能確定

解析平衡常數越大，表示化學反應進行地越徹底；平衡常數越小，表示反應向正向進行的程度越小.如果一個化學反應的平衡常數的數值在105左右，通常認為，反應可以進行得比較完全；相反，一般，如果一個化學反應的平衡常數的數值在10-5左右，則認為這個反應很難進行.各個化學反應的平衡常數相差很大，如本題中給出的兩個化學反應：反應①的程度很小，而反應②進行的程度很大.因此，B選項是正確的.

2.化學平衡常數可用來判斷化學反應的熱效應.

t/℃70080083010001200K0.40.60.811.442.6

該反應ΔH 0(填“<”、“>”或“=”).

解析K值的大小與濃度、壓強和是否使用催化劑無關，只與溫度這一外界條件有關，溫度發生變化時平衡常數也會發生改變.溫度越高，K值越大，則正反應為吸熱反應；溫度越高，K值越小，則正反應為放熱反應.在題中，平衡常數隨溫度的增大而增大，該反應的正反應為吸熱反應，因此ΔH>0.

3.判斷一個化學反應是否達到平衡狀態

4.計算物質的含量、轉化率、平衡濃度等

前面我們講過勒夏特列原理不是在所有條件下都成立的，不能用勒夏特列原理解釋所有的化學平衡移動的問題：勒夏特列原理只完全適用與封閉、均相體系，只能在改變影響化學平衡的一個條件時適用.在這一基本前提下，可以運用勒夏特列原理定性解釋化學平衡移動的問題.

例4 在配制FeCl3溶液時，為什么通常加入少許稀鹽酸？

解FeCl3是一種強酸弱堿鹽，溶液中存在著水解平衡：

在配制FeCl3溶液時，加入酸可使平衡向逆反應方向移動，抑制水解.

總之，勒夏特列原理的使用有局限性：這個原理更加注重的是從理論上來探究化學知識；是一種定性的認識，而不是定量的計算.而平衡常數有科學理論基礎，并經過實驗檢驗，有定量計算，所以化學平衡常數應該作為解決化學平衡移動問題的主要工具.用勒夏特列原理定性判斷平衡移動方向，有時比較難，需要考慮多方面的因素和條件，才能夠判斷出化學平衡的移動方向.但是勒夏特列原理是通過平衡常數進行定量的計算，這個常數就像是計算的中介一 樣，使化學變化的數量可以加以測量，更加準確地進行計算，達到快速解決問題的目的.可以說勒夏特列原理展示了一個客觀變化的共同規律.

[1]徐守兵.勒夏特列原理和化學平衡常數學習現狀的調查分析和教學反思[J]. 化學教育，2011(06):42-44.

[2]孟彥.對“化學平衡常數”教學內容的看法和建議[J]. 化學教與學，2011(11):26-38.

G632

A

1008-0333(2017)31-0093-02

2017-07-01

李卓陽(2000.3-)，男，山東平度人，現讀于山東省平度市第一中學，曾代表學校參加省化學競賽，并獲一等獎.

閆久毅]