淺談勒夏特列原理在化工生產中的綜合應用

【摘要】有機化學反應絕大多數具有一定的可逆性。不管是有機反應條件的選擇，有機合成路線的確定，還是有機產物產率的提高、原料的充分利用，都可以發現勒夏特列原理滲透于其中。現就本人在一線教學中的一些感悟分享于各位同仁。

【關鍵詞】化學平衡? ?原理? ?化工生產? 應用

【中圖分類號】G633.7 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）05-0169-01

Le Chatelier原理在生產，生活和科學研究實踐中被廣泛使用。工業合成氨、硫酸、硝酸工業、高爐煉鐵等生產中的適宜條件的選擇，日常生活中電冰箱等家用電器的使用，科研當中有關化學反應機理的研究，反應條件的控制等方面，都要用到勒夏特列原理的內容。

一、Le Chatelier原理和化學反應的方向

對于物質之間交換組分的反應，反應的方向通常取決于是否存在物質質量以易溶，易揮發或難以電離的形式與系統分離。在溶液中更容易掌握復分解反應，但在研究中發現了一些“矛盾”。例如：

1.CO2和SiO2酸性的強弱

如果CO2氣體進入Na2SiO3水溶液中，則會沉淀出H3SiO3的沉淀，這表明H2CO3的酸性比H3SiO3強。但是，在高溫下，SiO2可以與K2CO3溶液反應，得到K2SiO3和CO2?？隙ㄊ遣粚Φ摹3SiO3從CO2沉淀到Na2SiO3水溶液中足以表明H2CO3比H3SiO3酸性更強。由于在水溶液中離子化的H2CO3的H+濃度很大，它將SiO2 -在Na2SiO3中結合形成H3SiO3，這更難以電離。H3SiO3從體系中不斷沉淀分離，這是符合化學平衡原理的;但高溫下，SiO2和 K2CO3混合后，二者有交換成分的傾向，由于二氧化碳是一種氣體，它可以從反應系統中逸出，從而在產生二氧化碳的方向上移動化學平衡。這并不能說明 SiO2的酸性比 CO2強。

2.K和Na的金屬活動性比較

在金屬活性序列表中， K在 Na之前，表明 K比 Na更金屬，但在實際生產中，我們卻是用金屬 Na跟熔融狀態的 KCl反應制取 K的，這又怎么解釋了？Na原子失電子能力不如K原子。然而，在高溫下，Na原子總是有機會與K原子碰撞，導致電子交換： Na+K+ ？葑K+Na+，由于 Na的沸點比 K高，高溫下 K轉變為蒸汽狀態從反應體系中脫離出去，這導致上述平衡向前移動，從而實現鈉取代的鉀反應。

3.到底是強制弱還是弱制強

“強酸制弱酸”的原理廣泛用于無機化學中。但將H2S氣體通入CuSO4溶液，卻有H2SO4生成。這不能說明H2S的酸性比H2SO4強。HBr和HI都是強酸，但在實驗中它們都是用中強酸H3PO4和相應的鹵化物制成的。

在無機化學中有一個普遍的原理那就是強酸制弱酸。因為強酸在水溶液中完全電離，所以通過電離產生的H+和弱酸離子結合形成弱酸離子，其難以離子化并從系統分離，使化學平衡向產生弱酸的方向移動。而 H2S與 CuSO4溶液的反應，主要是 H2S電離少量的 S2-與 Cu2+結合形成 CuS沉淀，其幾乎不溶于水并且幾乎不溶于酸。沉淀物從溶液中分離，導致化學平衡向H2SO4形成的方向移動。在水溶液中，HBr、HI都可以與 H3PO4的鹽發生反應制取 H3PO4，但將 NaBr、KI等與 H3PO4共熱時，鹵離子又與 H+結合形成 HX氣體而脫離反應的傾向，一旦從系統中除去鹵化氫，它將使平衡沿著產生 HX的方向移動。這實際上是符合“難揮發酸制取揮發酸”的原理。

二、Le Chatelier原理在高考化學中的應用

化學反應速率和化學平衡廣泛用于弱電解質的電離平衡。通過積極改變Le Chatelier原理，很容易解釋外部條件對電離平衡的影響。

升溫：平衡向電離的方向移動。（電離是吸熱的）

稀釋：平衡在電離方向上移動。（稀釋后離子濃度降低，并且離子碰撞與組分結合的可能性降低）

濃度：電解質分子的濃度增加或溶液中離子的濃度降低，并且平衡向電離方向移動。

酸堿度：在電離平衡系統中添加酸或添加堿可以改變電離平衡。

水的電離平衡，應用勒夏特列原理，也能更深入的領會溫度、酸堿度、含弱電解質離子的鹽等因素的影響。與弱酸和弱堿Ka，Kb的電離平衡常數相比，化學平衡常數K向前遷移。它還加深了對弱電解質的電離平衡和電離平衡常數K的理解。

鹽水解平衡是化學平衡中非常重要的測試點。鹽水解的問題基本上是化學平衡的遷移。要通過化學平衡移動原理的遷移應用，掌握溫度、濃度（包括稀釋）、酸堿度等外界條件的變化對鹽的水解平衡的影響，并能在解題中運用自如。

三、結束語

科學技術是第一生產力，我們在學習化學學科知識的同時，要善于將其應用于生產實踐，把我們書本知識轉化為生產力。能夠充分的利用勒夏特列原理解決一些實際問題，把化工生產率進一步提高，進而使我國的綜合國力不斷提高。

參考文獻：

[1]鄧寶滄.化學平衡的移動[J]. 東方嬌子講練測三維整合，2015（5）：69

[2]張福濤.勒夏特列原理的應用[D].陜西：延安大學，2010

作者簡介：

李強龍（1984-），男，甘肅靜寧人，漢族，一級教師，研究方向：高中化學教學。