張成新

化學(xué)平衡知識(shí)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn),在運(yùn)用勒夏特列原理判斷平衡移動(dòng)方向時(shí),經(jīng)常會(huì)碰到與勒夏特列原理有矛盾的問(wèn)題,特別是濃度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響,其判斷有時(shí)會(huì)使學(xué)生感到束手無(wú)策,請(qǐng)看下面一個(gè)例子:

t℃時(shí),在1L密閉容器中加入1 mol PCl5后,反應(yīng):PCl5(g)→←PCl3(g)+Cl2(g)達(dá)到平衡,當(dāng)向體系中再加入1 mol PCl5反應(yīng)物時(shí),對(duì)該化學(xué)平衡的移動(dòng)有兩種解釋:

(1)由勒夏特列原理知,增加反應(yīng)物的濃度,平衡向正方向移動(dòng),所以,增加PCl5的濃度,平衡必然向正方向移動(dòng);

(2)由勒夏特列原理知,增大壓強(qiáng),平衡向體積縮小的方向移動(dòng)。所以,增加PCl5的濃度,相當(dāng)于增大體系的壓強(qiáng),壓強(qiáng)增大,平衡向體積縮小的方向移動(dòng),即平衡逆方向移動(dòng)。

顯然,同樣一個(gè)問(wèn)題有兩個(gè)完全相反的答案,肯定只能有一個(gè)答案是正確的,那么,為什么用勒夏特列原理解釋同一問(wèn)題時(shí)會(huì)產(chǎn)生截然不同而且自相矛盾的答案呢?

上述問(wèn)題之所以出現(xiàn)兩種截然不同的答案,是由于在使用勒夏特列原理時(shí)忽略了勒夏特列原理的使用條件。

勒夏特列原理是這樣表述的:如果改變影響平衡的任一個(gè)條件(如濃度、溫度、壓強(qiáng)等)時(shí),平衡就向減弱這種改變的方向移動(dòng)。可見(jiàn),在使用勒夏特列原理判斷平衡移動(dòng)方向時(shí),只能“單一因素”發(fā)生改變。如上述問(wèn)題中,當(dāng)原來(lái)的1 mol PCl5已達(dá)到平衡后,再加入1 mol PCl5不僅僅使反應(yīng)物濃度增加,同時(shí)也使整個(gè)反應(yīng)體系的壓強(qiáng)增加,在兩個(gè)因素同時(shí)改變時(shí),顯然不能單獨(dú)考慮濃度引起的變化,否則,就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的判斷。

圖像解釋法:

對(duì)這個(gè)問(wèn)題的整個(gè)過(guò)程可用下圖表示:

問(wèn)題中所涉及的過(guò)程,就是Ⅰ→Ⅱ的過(guò)程,這個(gè)過(guò)程中等效于經(jīng)過(guò)一個(gè)中間過(guò)渡狀態(tài)Ⅲ的Ⅰ→Ⅲ→Ⅱ的整個(gè)過(guò)程。

平衡移動(dòng)方向的判斷:為使討論中只有單個(gè)因素改變,可以直接討論等效過(guò)程Ⅰ→Ⅲ→Ⅱ的整個(gè)過(guò)程。其中,在Ⅰ→Ⅲ的過(guò)程中,由于另外再加了一個(gè)1L含1 mol五氯化磷的容器,對(duì)原來(lái)一個(gè)“舊體系”未改變?nèi)魏我蛩?“舊體系”平衡不移動(dòng),且兩個(gè)容器的平衡相同。在Ⅲ→Ⅱ的過(guò)程中,抽去中間的隔膜,再使體積減小一半,相當(dāng)于給體系Ⅲ加壓,顯然,在Ⅲ→Ⅱ過(guò)程中,平衡向逆方向移動(dòng);由于Ⅰ→Ⅲ→Ⅱ的整個(gè)過(guò)程中,過(guò)程Ⅰ→Ⅲ不影響平衡移動(dòng),只有過(guò)程Ⅲ→Ⅱ才影響平衡移動(dòng),所以,可以把過(guò)程Ⅰ→Ⅱ總的平衡移動(dòng)影響因素看作就是過(guò)程Ⅲ→Ⅱ的平衡移動(dòng)影響因素,即過(guò)程Ⅰ→Ⅱ,相當(dāng)于過(guò)程Ⅰ→Ⅲ→Ⅱ,相當(dāng)于過(guò)程Ⅲ→Ⅱ,也相當(dāng)于加壓對(duì)平衡移動(dòng)的影響。所以,在本問(wèn)題中,第(2)種解釋是正確的。

運(yùn)用勒夏特列原理時(shí)應(yīng)明確:當(dāng)改變某個(gè)反應(yīng)條件時(shí),可能會(huì)引起多個(gè)因素的同時(shí)改變,分析平衡移動(dòng)時(shí)就必須單一因素逐個(gè)進(jìn)行分析。

作者單位:山東省臨邑縣第一中學(xué)化學(xué)組