化學平衡實驗演示裝置

◆湖南省汨羅市第一中學 吳鵬賽 盧佳

高中化學（人教版）選擇性必修1第二章的第2 節化學平衡實驗中，壓強對化學平衡的影響的實驗設計主要表現為：在其他條件不變的情況下，增大壓強使化學平衡向氣體體積縮小的方向移動，NO2氣體在被壓縮后顏色會先變深再變淺。但在實際操作中，從觀察NO2顏色的變化中較難判斷NO2氣體分子數量的變化，當兩者達到平衡時，NO2顏色反而較被壓縮前略深一些。因此，學生較難通過顏色的變化判斷化學平衡移動的方向。

圖1 教材中壓強對化學平衡的影響實驗

為使學生更好地理解化學平衡移動原理，我們設計了一款操作簡單、現象明顯的化學平衡實驗演示裝置。

一、所需材料

KT 板1 塊（50 cm×65 cm），U 形管，推拉手柄，容量50 mL 的玻璃注射器2個，長10 cm的橡膠管2根，橡膠塞2個，玻璃管2 根，PVC 卡片，紫紅色CCl4碘溶液，NO2和N2O4混合氣體，等等。

二、裝置制作

1.將KT 板裁剪成50 cm×65 cm 大小的背板，用4 塊55 cm×10 cm×10 cm大小的KT 板黏合成裝置的底座，固定背板。

2.在背板左邊安裝一個U 形管，并用3 塊PVC 卡片固定。U 形管設置為可活動的，便于盛裝液體。在背板的右上角安裝2 個玻璃注射器，用PVC卡片和活動開關將其固定。

3.將2 個玻璃注射器與同步推拉手柄連成一體，用2 根10 cm 長的橡膠管、2 個橡膠塞和2 根玻璃管分別將其與U 形管的兩端連接。

圖2 改進后的平衡實驗演示裝置

三、實驗步驟與原理

將本裝置放在展示桌面上，往U形管中倒入CCl4碘溶液，U 形管中溶液液面齊平，表示其兩端所受壓力相等。讓注射器分別吸入等體積的NO2和N2O4混合氣體以及空氣，輕推手柄同步改變注射器中氣體的體積，觀察U形管內液面的變化情況。

在吸有NO2和N2O4混合氣體的注射器內，存在如下平衡：2NO2N2O4。推動同步手柄給兩個注射器內的氣體進行加壓處理，使其體積改變，吸入空氣的注射器內空氣的總物質的量不變，而吸入NO2和N2O4混合氣體的注射器中混合氣體的總物質的量減少。由于U 形管兩邊氣體所受壓力變化值不同，導致與吸入NO2和N2O4混合氣體的注射器相連的U 形管一端的液面上升，拉動同步手柄時液面下降。這樣，我們就可通過觀察U 形管內液面的變化來判斷化學平衡的移動方向。

四、實驗結論

對于有氣體參與的可逆反應，當達到平衡且在其他條件不變的情況下，減小容器的容積使壓強增大，會使化學平衡向氣體體積縮小的方向移動。增大容器的容積使壓強減小，會使平衡向氣體體積增大的方向移動。化學反應后氣體總體積沒有變化的可逆反應，增大或減小壓強都不會使化學平衡發生變化。

五、創新點

改進后的化學平衡實驗演示裝置操作簡單，演示實驗的現象明顯，學生可以通過觀察U 形管中液面的變化情況來判斷化學平衡的移動方向，更直觀地理解壓強對化學平衡的影響，教學效果良好。

為確保實驗順利進行，在操作時應確保整套儀器氣密性的良好，使兩個注射器的體積變化同步進行。