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对应用勒夏特列原理的思考

  • 投稿空一
  • 更新时间2015-09-02
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  摘要:从2013年上海一道高考题引出对勒夏特列原理的思考,对多数教师总结的“减弱而不抵消”的提法提出质疑,并针对勒夏特列原理只是定性判断平衡转化量提出用化学平衡常数来弥补它的不足。
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  关键词:勒夏特列原理;高考试题;化学平衡常数
  文章编号:1005–6629(2014)2–0074–02 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
  1 问题的提出
  2013年上海高考题第20题考查的是学生对勒夏特列原理的应用,原题如下:
  B.平衡时,单位时间内n(A)消耗: n(C)消耗=1:1
  C.保持体积不变,向平衡体系中加入B,平衡可能向逆反应方向移动
  D.若开始时向容器中加入1 mol B和1 mol C,达到平衡时放出热量Q
  此题的关键是判断B的状态,对于可逆反应A(s) B+C(g),达平衡后缩小容器体积,根据勒夏特列原理,平衡向逆反应方向移动,又根据“减弱而不抵消”的原则,达新平衡时C(g)的浓度应比原平衡的浓度大,而这与题干矛盾了,是平常的教学讲得太绝对了,还是试题有问题?带着疑问,笔者又一次打开书本,并通过查阅文献,再次来认识勒夏特列原理。
  2 勒夏特列原理分析
  苏教版《化学反应原理》中关于勒夏特列原理的描述为“改变影响化学平衡的一个因素,平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动”[1]。勒夏特列原理对判断平衡移动方向给出了判断的依据,即“减弱”,在实际教学中,多数老师对“减弱”的理解为“减弱,但不抵消”,也有的老师将其更生动地表述为“对着干”,但“胳膊拧不过大腿”,这一形象的描述使学生印象深刻。但据此分析这道高考试题,会发现题干有问题,而高考题毕竟是深思熟虑的,出错的几率较小。于是笔者又寻找关于勒夏特列原理的其他描述,在百度百科上有它的英文描述“Every system in stable chemical equilibrium submitted to the influence of an exterior force which tends to cause variation either in its temperature or condensation(pressure, concentration, number of molecules in the unit of volume), in its totality or only in some of its parts, can undergo only those interior modifications change of temperature, or of condensation, of a sign contray to that resulting from the exterior force.”译文为“任何稳定化学平衡系统承受外力的影响,无论整体地还是仅仅部分地导致其温度或压缩度(压强、浓度、单位体积的分子数)发生改变,若它们单独发生的话,系统可以做内在的调节,使温度或压缩度发生变化,该变化与外力引起的改变是相反的。描述中只是说明了方向,是用来定性预测平衡点的,并不能定量地推测转化量的多少。而“减弱而不抵消”的提法是大多数老师和各种教学参考书总结的一般规律,可以说适用于多数情况。
  3 试题再分析
  再看本试题,新平衡与原平衡C(g)的浓度是否有可能相等?如何定量描述,化学平衡常数可以指点迷津。本题先假设B为非气态,则该反应的化学平衡常数K=c(C),显然只要温度不变,则K不变,即c(C)不变,可见B为非气态时是满足题意的。那么B为气态时达到新平衡后c(C)是否变化呢?A(s) B(g)+C(g),此时平衡常数表达式为K=c(B)c(C),假设原平衡时B和C的浓度均为a mol·L-1,达新平衡后,B和C的浓度变化量相同,则新平衡时两者的浓度仍相等,设为b mol·L-1,因温度不变故K不变则a2=b2,即a=b,也是满足题意的,故本题中B的状态可以是气态,也可以是非气态。
  结合上述分析,当外界条件改变时,根据勒夏特列原理判断平衡移动方向,如上题反应增大压强后平衡逆向移动,会使c(C)减小,但压强的增大,又会使c(C)增大,当两者出现矛盾时,可以用化学平衡常数来判断,这也体现了在高中化学中引入化学平衡常数的必要性,它可以定量地预测可逆反应进行的限度,可以是勒夏特列原理的一个补充。
  教学过程中教师经常会犯“经验主义”的错误,如对勒夏特列原理的认识,工作多年来自己就一直以“减弱而不抵消”跟学生讲,对解决多数问题起到了很好的作用,但是对某些特殊问题却不能这样去想,何况原理只是告诉我们“减弱”,好比物理学的“楞次定律”的“阻碍”。因此,对于经典的原理,教师在教学过程中还是要斟酌,切不可随意添加,而违背了原理本身的含义。
  参考文献
  [1]王祖浩主编.普通高中化学课程标准实验教科书·化学反应原理[M].南京:江苏教育出版社,2009:55.