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文檔簡介
1、化學(xué)平衡移動中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的變化摘要:化學(xué)平衡移動中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率的變化一直是高中化學(xué)平衡部分教學(xué)的 難點(diǎn)。如果改變影響平衡的一個(gè)條件(如濃度、壓強(qiáng)或溫度等),平衡就向能 夠減弱這種改變的方向移動。關(guān)鍵詞:化學(xué)平衡;反應(yīng)物;變化化學(xué)平衡的教學(xué)是高中化學(xué)原理概念中的一大難點(diǎn),也是重點(diǎn),并且該內(nèi) 容在必修、選修中都有涉及,如何把握在兩個(gè)模塊中的深度和廣度?對于一些 難點(diǎn)應(yīng)當(dāng)如何處理?對于一些重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)如何挖掘?是每位教師都在極力探討的 一個(gè)問題。由于受高中教材深度、廣度的限制,這一部分知識不僅抽象而且表述也非 常模糊。在教學(xué)實(shí)踐中,對于一些模棱兩可的問題教師往往都是憑經(jīng)驗(yàn)處理。 筆者在查閱大量資料的
2、基礎(chǔ)上,結(jié)合相關(guān)例證,談一談自己的看法,并藉此拋 磚引玉。化學(xué)平衡是有條件的動態(tài)平衡,當(dāng)影響化學(xué)平衡的條件改變時(shí),原來的平 衡被破壞,進(jìn)而在新的條件下逐漸建立新的平衡,這個(gè)原平衡向新平衡的轉(zhuǎn)變 就叫做化學(xué)平衡的移動。化學(xué)平衡移動中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率是增大還是減小,一直是高中化學(xué)平衡部 分教學(xué)的難點(diǎn),也是學(xué)生解題屮感到困惑的問題,筆者現(xiàn)根據(jù)多年教學(xué)的積 累,就外界條件改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率是如何變化的做以下總結(jié)。化學(xué)教材中關(guān)子化學(xué)平衡移動原理的介紹是分為兩部分的。第一部分為化 學(xué)平衡的建立;另一部分是化學(xué)平衡常數(shù)。其中,前者是很重要的,也有一定 的難度。但是教材精心設(shè)置知識臺階,采用圖畫和聯(lián)想等方法,幫
3、助學(xué)生建立 化學(xué)平衡的觀點(diǎn)。如果改變影響平衡的一個(gè)條件(如濃度、壓強(qiáng)或溫度等),平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。勒夏特列原理是指在一個(gè)平衡體系中,若改變影響 平衡的一個(gè)條件,平衡總是要向能夠減弱這種改變的方向移動。比如在一個(gè)可 逆反應(yīng)中,當(dāng)增加反應(yīng)物的濃度時(shí),平衡要向正反應(yīng)方向移動,平衡的移動使 得增加的反應(yīng)物濃度又會逐步減少;但這種減弱不可能消除增加反應(yīng)物濃度對 這種反應(yīng)物本身的影響,與舊的平衡體系中這種反應(yīng)物的濃度相比而言,還是 增加了。在有氣體參加或生成的可逆反應(yīng)中,當(dāng)增加壓強(qiáng)時(shí),平衡總是向體積 縮小的方向移動,比如在犯 +31122 服 3 這個(gè)可逆反應(yīng)中,達(dá)到一個(gè)平衡后,對這 個(gè)
4、體系進(jìn)行加壓,比如壓強(qiáng)增加為原來的兩倍,這時(shí)舊的平衡要被打破,平衡 向體積縮小的方向移動,即在本反應(yīng)中向正反應(yīng)方向移動,建立新的平衡時(shí), 增加的壓強(qiáng)即被減弱,不再是原平衡的兩倍,但這種增加的壓強(qiáng)不可能完全被 消除,也不是與原平衡相同,而是處于這兩者之間。一、溫度改變,對反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響 轉(zhuǎn)化率:在一定條件下,可逆反應(yīng)達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),某一反應(yīng)物消耗量占該 反應(yīng)物起始量的質(zhì)量分?jǐn)?shù),叫該反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。任何反應(yīng)都伴隨著能量的變化,通常表現(xiàn)為放熱或吸熱,所以溫度對化學(xué) 平衡移動也有影響。改變溫度,若平衡向正方向移動,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大;若平衡向逆方向 移動,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小。1. 對于焓增加反應(yīng)
5、,即吸熱反應(yīng)(AH>0),升高溫度,平衡向右移動;降 低溫度,平衡向左移動;2. 對于焓減小反應(yīng),即放熱反應(yīng)(AH<0),升高溫度,平衡向左移動;降 低溫度,平衡向右移動;( 在改變溫度情況下, 平衡右移, 反應(yīng)物轉(zhuǎn) 化率提高, 生成物轉(zhuǎn)化率降 低;左移則反之。)這是因?yàn)樵谏郎貢r(shí),吸熱反應(yīng)比放熱反應(yīng)速率增加得快,降溫時(shí)吸熱反應(yīng) 比放熱反應(yīng)速率減小的多的緣故。二、壓強(qiáng)改變,對反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響 改變壓強(qiáng),若平衡向正方向移動,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大;若平衡向逆方向 移動,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小。例: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 此反應(yīng)前后氣體的體積(即物質(zhì)的量)有改變,若減小容積,
6、即加壓,平 衡向正方向移 動,反 應(yīng)物 犯和他的轉(zhuǎn) 化率增 大; 若增大容積 ,即減 壓, 平衡 向逆方向移動,反應(yīng)物犯和他的轉(zhuǎn)化率減小;若在恒溫恒容下充入惰性氣 體,即壓強(qiáng)增大,但對于犯,似和洲 3 來說濃度沒有改變,所以速率不變,平 衡不移動,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率也不變化。例: H2(g)+I2(g)2HI(g) 此反應(yīng)前后氣體的體積(即物質(zhì)的量)沒有改變,無論是增大容積(減 壓)還是減小容積(增壓), 12,擬和犯的濃度變化相同,速率變化也相 同,平衡不移動,反應(yīng)物 12,取的轉(zhuǎn)化率不變;若在恒溫恒容下充入惰性氣 體,即壓強(qiáng)增大,但對于 12,取和犯來說濃度沒有改變,所以速率不變,平 衡不移動
7、,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率也不變化。在其他條件不變的情況下,增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度,都可 以使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動;增大生成物濃度或減小反應(yīng)物濃度,平衡向 逆反應(yīng)方向移動。三、加入反應(yīng)物,對反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響在恒溫恒容下:1. 若只有 一種反應(yīng) 物時(shí),加 入反應(yīng)物,相 當(dāng)加壓; 減小 反應(yīng)物, 相當(dāng)減 壓,平衡的移動依據(jù)勒夏特列原理分析即可。例 :aA (g) bB (g) +dD (g) 在恒容下,加入,開始平衡向正方向移動,但達(dá)到的新平衡點(diǎn)與原平衡 點(diǎn)比較:ga=b+d,新平衡與原平衡等效,八的轉(zhuǎn)化率不變。ga>b+d, 新平衡向正方向移動,六的轉(zhuǎn)化率增大。ga<b+d,
8、新平衡向逆方向移動,的轉(zhuǎn)化率減小。2. 若反應(yīng)物有多種時(shí)例: mA (g) +Nb (g) pC (g) +qD (g)(1) 若增大 4 的量,平衡向正方向移動, 6 的轉(zhuǎn)化率增大,八的轉(zhuǎn)化率減 小;若增大 8的量,平衡向正方向移動,六的轉(zhuǎn)化率增大, 8的轉(zhuǎn)化率減小(2) 若按原比例同倍數(shù)增加 A和B的量,相當(dāng)在加壓,若m+n=p+q時(shí),新平衡與原平衡等效,A和B的轉(zhuǎn)化率不變。若A+1A?+9時(shí),新平衡向正方向移動,4和8的轉(zhuǎn)化率增大。若m+n<p+q時(shí),新平衡向逆方向移動,六和3的轉(zhuǎn)化率減小。(3) 若六和 6 的量不按原比例加入,分析何者增大倍數(shù)較大,則相當(dāng)單獨(dú)加 入了這一物質(zhì),同
9、 3 分析即可。例: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 原充入量 Imol 4mol 達(dá)平衡后 又加入 Imol Imol增加倍數(shù) 1 倍 1/4 倍 經(jīng)分析相當(dāng)只加入了犯,則取的轉(zhuǎn)化率上升,呢的轉(zhuǎn)化率降低。 通過不同條件下對反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的討論,我們清楚平衡向正方向移動,反 應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不一定升高。四、化學(xué)平衡移動的應(yīng)用1. 判斷物質(zhì):由于壓強(qiáng)的改變,根據(jù)平衡移動的方向,可以判斷反應(yīng)物或 者生成物的狀態(tài)。2. 判斷系數(shù):由于壓強(qiáng)的改變,根據(jù)平衡移動的方向,可以判斷方程式中 反應(yīng)物和生成物之間的計(jì)量系數(shù)的大小關(guān)系。3. 判斷反應(yīng)熱:由溫度的改變,根據(jù)平衡移動的方向,可以判斷正反應(yīng)或 逆反應(yīng)
10、是放熱還是吸熱。4. 判斷轉(zhuǎn)化率:根據(jù)條件改變對化學(xué)平衡的影響,可以判斷達(dá)到新的平衡 時(shí)某反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的提高或降低。研究化學(xué)平衡的目的并不是為了保持平衡狀態(tài)不變,而是為了利用外部的 條件的改變,使化學(xué)平衡向有利的方向移動。關(guān)于化學(xué)平衡移動原理的應(yīng)用范圍和局限性,學(xué)生應(yīng)明確:1. 平衡移動原理對所有的動態(tài)平衡都適用,為以后將要學(xué)習(xí)的電離平衡、 水解平衡作鋪墊;2. 平衡移動原理能用來判斷平衡移動的方向,但不能用來判斷建立新平衡 所需要的時(shí)間,所以學(xué)生在應(yīng)用原理時(shí)應(yīng)注意原理的適用范圍。參考文獻(xiàn):1 魏光,林銀鐘,陳鴻博 . 論現(xiàn)代化學(xué)定義及其原則宗旨 _1. 化學(xué)通 報(bào), 1997(7).2 經(jīng)懷德 . 化學(xué)平衡中的哲學(xué)原理 _1. 合肥師范學(xué)院學(xué)報(bào), 2008(6)., pressure or temperature),Abstract: The change in percent conversion of reactants in shift of chemical equilibrium is the difficult point in senior high school chemistry equilibrium teaching. If changing one condition o
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