1、中学化学2012年第8期 “化学平衡移动“的疑难问题解析 浙江省开化中学 324300 汪志成 在“化学平衡的移动”学习中，还存在一些疑 难问题有待解决。 疑问一：速率一时间图像( 一t图)分析化学 平衡移动是否适用? 三种版本教材中，只有人教版教材明确提出 用条件改变后的“正、逆反应速率变化”来分析化 学平衡移动方向。从教学实践看， 一t图分析化 学平衡移动方向使用率仍很高。王祖浩教授主编 的高中化学教学参考书化学反应原理(选修) 一书中提到： 化学平衡移动的过程： 原化学平衡( = 逆)一条件改变( 逆) 一新化学平衡( = ) 化学平衡移动的方向：条件改变，若 ， 平衡正向移动；若 (沉
2、淀)，平 衡向溶解方向移动。在平衡移动过程中， (溶 解)与晶体的量多少无关，始终保持不变， (沉 淀)随着离子浓度的增大而增大，直至 (溶解)= (沉淀)而建立新平衡为止。 疑问三：大学无机化学和鲁科版教材均认 为新平衡状态下。各组分浓度会发生变化。新平 衡时各组分浓度不变有可能吗? 案侈0 3一定温度下，某恒定容积密闭容器 发生如下反应： CaCO3(s)：, “CaO(s)+CO2(g) 达到平衡时C(CO：)=。m0LL，再充入一定 量的CO：，平衡向方向移动，再次达到平衡 时，CO：的物质的量浓度为。 解析CaCO (S)分解过程在密闭恒温体系中， 是一个可逆反应，该反应的化学平衡平
3、衡常数是固 定值，即K=n咖lL。因此，改变条件后，平衡向逆 反应方向移动，新平衡CO 浓度仍为n rrloLL。 笔者认为，对于教材中“新平衡各组分浓度 会变化”的结论，是未考虑特殊情况下的平衡状 态所致。 18 疑问四：问题是：新平衡建立后，产物的百分 含量一定与原平衡不同吗? 案例4及解析某密闭容器发生如下反应 H：(g)+I (g) “2HI(g) 达到平衡状态。保持恒温恒容条件，以原平 衡初始投入量相等比例向容器中再充入 (g)、 I：(g)，不论从口一t图像分析，还是从Q与 比较 的方式，都可以得出化学平衡向正反应方向移动。 根据平衡等效性原则，该平衡移动后的结果与 “对原平衡直接
4、增大压强”效果是一致的。该反 应为气体的等体积变化，故加压对平衡各组分百 分含量不会影响。因此新平衡建立后，产物的百 分含量与原平衡保持一致的现象肯定存在。 这种情况，对于气体参与且等体积变化的可 逆反应尤其要重视。 疑问五：教师在引导学生解读勒夏特列原理 时，是否存在误区? 案例5教师针对勒夏特列原理解读时，一 般都特别强调两点：只适用于已处于平衡状态 的可逆反应体系；平衡移动的结果只是减弱外 界条件的改变量，但绝不能消除这种改变。是否 绝对化? 解析法国化学家勒夏特列针对复分解反应 生成易挥发物质、难溶物或难电离物质时，反应趋 向于进行到底这一实验事实就是利用勒夏特列原 理得以圆满地解释。
5、由于复分解的某些产物会脱 离原体系，不断打破平衡，从而使反应不断进行， 直至完全。在一些特殊的平衡体系中，外界条件 改变量有可能被“消除”。如上述案例3新增加 的CO，会完全转化。又如案例4以及FeO(s)+ CO(g)一Fe(s)+CO：(g)新增加反应物有可能 按原平衡转化率反应消耗。所以，笔者认为，引导 学生领会该原理是解决“单一变量”的动态平衡 移动方向的最佳经验判断方式，但并不用于预测 新平衡的结果。 疑问六：恒温恒容，单一气体反应物和气体产 物的反应达到平衡状态，当增加一种物质浓度时， 平衡移动方向如何判断? 案例6恒温恒容条件下，建立平衡 N：O (g) 2NO2(g) 测得NO
6、，百分含量为 。保持其他条件不变， 中学化学2012年第8期 再充入一定量N 0 (g)，平衡移动方向如何判断? 待新平衡建立，又测得NO，百分含量为6，n、b 值的大小关系? 解析这个问题引起化学教师广泛争议。针 对平衡移动方向，部分老师认为，温度恒定的前提 下，该反应化学平衡常数K=c (NO：)c(N 0 ) 保持不变，新平衡体系c(N 0 )必定增大。根据 鲁科版教材观点，反应产物浓度减小，该反应平衡 逆向移动。笔者综合大多数资料认为，这种观点 不正确。从 一t图像分析，加入N 0 瞬间， C(N：0 )增大， 正增大， 逆瞬间不变，平衡正向 移动。另外，从加入N：0 瞬间浓度商Q=
7、C (NO：)c(N 0 )小于化学平衡常数 ，也可以 得出平衡正向移动。 塑 L= L=二J I：p、 、r， ：p、2 、 墅 L=二j 针对n、b值的大小关系的讨论，笔者认为可 以借助等效平衡的方式。如上图所示，假设第1 次投入1 tool N O 达到平衡I时，条件为V、P、T， NO，百分含量为 。此时再向平衡体系中加入 1 mol N：O ，平衡移动，但达到新平衡与起始直接 加2 mol N O 在 、p、r，条件下达平衡是一样的。 达平衡时NO，百分含量也为。，只需压缩体 积2 ，即可求出b，而该题反应逆向是气体体 积减小的反应，压缩平衡会向逆向移动，即达到新 平衡时NO，的百分含量6必然小于n。也就 是说平衡正向移动，NO 的百分含量减小，两者不 矛盾。 综上所述，“化学平衡移动”的疑难问题成因 是各个版本教材对化学平衡移动的方向判断上观 点不同所致。综合各版本教材观点和上述案例， 笔者认为，化学平衡移动属于“过程”研究，应该 根据外界条件改变瞬间的 与 变化情况或Q 与 大小判断，平衡移动的结果更注重始态与终 态对比，很多时候要借助“等效模型”、“极限思 想”等方式来具体分析。 以上结论，虽经讨论和资料对比论证，正误与 否，与大家商榷，并请各位老师指正。 (收稿日期：20120214)
