張成新

化學(xué)平衡知識是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的一個難點,在運用勒夏特列原理判斷平衡移動方向時,經(jīng)常會碰到與勒夏特列原理有矛盾的問題,特別是濃度對化學(xué)平衡移動的影響,其判斷有時會使學(xué)生感到束手無策,請看下面一個例子:

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

(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,所以,增加PCl5的濃度,平衡必然向正方向移動;

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

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

上述問題之所以出現(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條件(如濃度、溫度、壓強等)時,平衡就向減弱這種改變的方向移動。可見,在使用勒夏特列原理判斷平衡移動方向時,只能“單一因素”發(fā)生改變。如上述問題中,當(dāng)原來的1 mol PCl5已達到平衡后,再加入1 mol PCl5不僅僅使反應(yīng)物濃度增加,同時也使整個反應(yīng)體系的壓強增加,在兩個因素同時改變時,顯然不能單獨考慮濃度引起的變化,否則,就會產(chǎn)生錯誤的判斷。

圖像解釋法:

對這個問題的整個過程可用下圖表示:

問題中所涉及的過程,就是Ⅰ→Ⅱ的過程,這個過程中等效于經(jīng)過一個中間過渡狀態(tài)Ⅲ的Ⅰ→Ⅲ→Ⅱ的整個過程。

平衡移動方向的判斷:為使討論中只有單個因素改變,可以直接討論等效過程Ⅰ→Ⅲ→Ⅱ的整個過程。其中,在Ⅰ→Ⅲ的過程中,由于另外再加了一個1L含1 mol五氯化磷的容器,對原來一個“舊體系”未改變?nèi)魏我蛩?“舊體系”平衡不移動,且兩個容器的平衡相同。在Ⅲ→Ⅱ的過程中,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過程中,平衡向逆方向移動;由于Ⅰ→Ⅲ→Ⅱ的整個過程中,過程Ⅰ→Ⅲ不影響平衡移動,只有過程Ⅲ→Ⅱ才影響平衡移動,所以,可以把過程Ⅰ→Ⅱ總的平衡移動影響因素看作就是過程Ⅲ→Ⅱ的平衡移動影響因素,即過程Ⅰ→Ⅱ,相當(dāng)于過程Ⅰ→Ⅲ→Ⅱ,相當(dāng)于過程Ⅲ→Ⅱ,也相當(dāng)于加壓對平衡移動的影響。所以,在本問題中,第(2)種解釋是正確的。

運用勒夏特列原理時應(yīng)明確:當(dāng)改變某個反應(yīng)條件時,可能會引起多個因素的同時改變,分析平衡移動時就必須單一因素逐個進行分析。

作者單位:山東省臨邑縣第一中學(xué)化學(xué)組