探究恒溫恒壓下濃度對化學平衡移動方向的影響

許國霞（江蘇省丹陽高級中學，江蘇 丹陽 212300）

探究恒溫恒壓下濃度對化學平衡移動方向的影響

許國霞（江蘇省丹陽高級中學，江蘇 丹陽 212300）

分析恒溫恒壓下平衡體系中充入參與反應的組分，濃度改變對化學平衡移動，歸納出該條件下勒夏特列原理的適用情況以及化學計量數對平衡移動的影響。

化學平衡；恒溫恒壓；化學計量數；勒夏特列原理

1 問題提出

變式1：若再通入0.35 mol的氣體是另一反應物H2時，則此平衡將________(填“向正反應方向”“不”或“向逆反應方向”)移動。

解析：體系的體積變成了2.5L，體系內各組分的濃度c(CO)、c(H2)、c(CH3OH)變成 0.32mol·L-1、0.22mol·L-1、0.16mol·L-1，則＜K，因此平衡向正反應方向移動。

變式2：若再通入0.35 mol的氣體是生成物CH3OH時，則此平衡將________(填“向正反應方向”“不”或“向逆反應方向”)移動。

解析：體系的體積變成了2.5L，體系內各組分的濃度c(CO)、c(H2)、c(CH3OH)變成 0.32mol·L-1、0.08mol·L-1、0.30mol·L-1，則，因此平衡向逆反應方向移動。

筆者查閱文獻[1～5]發現運用勒夏特列原理判斷化學平衡移動方向討論得最多的是恒溫恒容體系。目前，關于濃度對恒溫恒壓體系下平衡移動方向影響的研究逐漸增多[6～12]，提出勒夏特列原理并非均能適用，但最終未能解決勒夏特列原理適用的條件以及影響因素。本文試圖從化學計量數的角度通過化學平衡常數定量分析，研究恒溫恒壓體系下不同類型的可逆反應，充入某一參與反應的組分對化學平衡移動方向的影響與勒夏特列原理適用情況。

2 問題分析與討論

選用密閉的恒壓容器，保持氣體壓強與大氣壓（P大氣）相等。假設1mol氣體的體積為VL，第一次體系平衡時容器的體積nL。

2.1.1 平衡體系中加入反應物NO2

平衡體系中加入nxL反應物NO2，

2.1.2 向平衡體系中加入生成物N2O4

平衡體系中加入nxL生成物N2O4，

即平衡體系中充入N2O4，平衡總是向逆反應方向移動，符合勒夏特列原理。

2.2.1 向平衡體系中加入反應物N2

平衡體系中加入nxL反應物N2，

即N2的化學計量數“1”小于N2、H2的化學計量數和與NH3的化學計量數之差“2”，平衡移動的方向存在3種情況，不一定符合勒夏特列原理。可以看出平衡移動的方向決定于該組分的起始平衡濃度c(N2)、所加組分的物質的量（x）、氣體摩爾體積（V）。

2.2.2 向平衡體系中加入生成物H2

平衡體系中加入nxL生成物H2，。即H2的化學計量數“3”大于N2、H2的化學計量數和與NH3的化學計量數之差“2”，平衡向正反應方向移動，符合勒夏特列原理。

2.2.3 向平衡體系中加入生成物NH3

平衡體系中加入nxL生成物NH3，

平衡體系中充入NH3，平衡總是向逆反應方向移動，符合勒夏特列原理。

恒溫恒壓下，反應物、生成物均不止一種的平衡體系中充入反應物的情況類同于合成氨中充入N2、H2的情況，因此不再詳細討論。

3 結論與思考

綜上所述，恒溫恒壓的氣相平衡體系中，若反應物或生成物質有一種，加入該物質，平衡移動的方向符合勒夏特勒原理；若反應物或生成物不止一種時，加入或移走該反應物（生成物）時，該反應物（生成物）的計量數大于等于反應物（反應物）的計量數之和與生成物的計量數之和的差，平衡移動的方向符合勒夏特勒原理；該反應物（生成物）的計量數小于反應物（生成物）的計量數之和與生成物（反應物）的計量數之和的差，平衡移動的方向決定于該組分的起始平衡濃度、所加組分的物質的量、氣體摩爾體積，不一定符合勒夏特勒原理。

筆者查閱教材發現：人教版P28頁指出“勒夏特列原理是經過反復驗證過的一條科學規律，在化學工業和環境保技術中都有十分重要的實際應用”；蘇教版P56頁指出“化學平衡移動原理有著廣泛的適用性，可用于研究所有的化學動態平衡，如后續的電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡等……”魯科版則以化學平衡常數為主線，以“歷史回眸”的方式安排在最后才呈現勒夏特列原理，且指出該原理的應用是有條件的，是有局限性的。教師要一方面牢牢抓住化學平衡常數的定量計算，另一方面如果是針對一種條件的改變，勒夏特列原理能簡便快速地定性判斷平衡移動的方向，更具有實用價值；如有兩種條件同時變化，應分別推斷，再綜合考慮。人們常說“給學生一杯水，教師要有一桶水”，筆者認為作為教師更要給學生長流不止的活水，讓學生辯證學習平衡常數定量和勒夏特列原理定性關系，感悟探索更高層次內容的過程和方法，激發更濃厚的興趣和培養科學精神。

[1]胡永才.如何準確判斷化學平衡移動的方向.化學教學.2014(11):86-89.

[2]熊紹良.再探化學平衡移動方向問題.化學教育.2014(11):91-94.

[3]林尤宏.正確理解和使用勒夏特列原理.化學教育.2012(2):78-80.

[4]吳名勝,諸全頭.再議化學平衡移動方向與移動結果的關系.化學教育.2008,28(4):72-74.

[5]韓江濤.恒溫恒壓下勒夏特列原理的應用.化學教育.2007,27(3):58-59.

[6]唐永強,勒夏特列原理的應用范圍.中學化學.2008,28(10):32-34.

許國霞（1966.5-），女，漢族，江蘇省丹陽人，本科，江蘇省丹陽高級中學，中小學正高級教師江蘇省特級教師，研究方向：化學教育。