姜顯光+鄭長龍

摘要：總結(jié)了勒夏特列原理應(yīng)用的“三步判斷法”。目的：阻礙影響化學(xué)平衡移動(dòng)的條件的改變；方法：化學(xué)平衡的移動(dòng)；結(jié)果：阻而不止。勒夏特列原理的應(yīng)用條件。應(yīng)用范圍：化學(xué)熱力學(xué)平衡體系；應(yīng)用目的：定性判斷化學(xué)平衡移動(dòng)的方向；影響因素：影響化學(xué)反應(yīng)速率的外部因素；因素改變：改變影響化學(xué)反應(yīng)速率的“一個(gè)”外部因素。

關(guān)鍵詞：勒夏特列原理；化學(xué)平衡；三步判斷法；應(yīng)用條件；中學(xué)化學(xué)教學(xué)

文章編號：1005–6629（2017）5–0092–03 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

在高中“化學(xué)平衡”主題教學(xué)中，勒夏特列原理是定性判斷化學(xué)平衡移動(dòng)的主要理論依據(jù)，是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。在實(shí)際教學(xué)中，往往只停留在“勒夏特列原理”名詞本身，只知其名，不知其實(shí)；在應(yīng)用過程中，勒夏特列原理完全被拋在一邊，機(jī)械性地背了一些經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，如濃度、溫度、壓強(qiáng)改變后，平衡如何移動(dòng)。幾十年來不斷有化學(xué)家和化學(xué)教育工作者提到勒夏特列原理的不足之處[1]。教師和學(xué)生如何能輕松、準(zhǔn)確地應(yīng)用該原理呢？在教學(xué)和應(yīng)用過程中必須解決兩個(gè)主要問題：勒夏特列原理在實(shí)踐中如何應(yīng)用？勒夏特列原理的應(yīng)用條件是什么？

1 如何應(yīng)用勒夏特列原理——三步判斷法

在人教版高中化學(xué)選修四中關(guān)于勒夏特列原理的描述為：“如果改變影響平衡的因素之一（如溫度、壓強(qiáng)，以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度），平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)，這就是著名的勒夏特列原理。[2]”勒夏特列原理是一條經(jīng)驗(yàn)性的定律，用來定性地判斷化學(xué)平衡移動(dòng)。原理的描述呈現(xiàn)了大量的信息，需要教師和學(xué)生能夠正確地解讀信息?！叭绻淖冇绊懫胶獾囊蛩亍闭f明改變的因素必須是能夠影響平衡的因素，“之一”說明在影響化學(xué)平衡的諸多因素中，一次只能改變其中的“一個(gè)”因素，“如溫度、壓強(qiáng)，以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度”說明影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素主要有溫度、壓強(qiáng)、濃度，“減弱這種改變”是原理的目的，“平衡將向著……移動(dòng)”是達(dá)到目的的方法或手段。在認(rèn)識勒夏特列原理的目的和方法后，學(xué)習(xí)者要問減弱（阻礙）的結(jié)果如何？結(jié)果是阻而不止。因此，學(xué)習(xí)者在應(yīng)用勒夏特列原理時(shí)要正確識別影響因素的改變，通過“三步判斷法”完成對勒夏特列原理的應(yīng)用?！叭脚袛喾ā保ㄒ妶D1）就是正確分析原理的目的是什么？采用什么樣的方法達(dá)到目的？結(jié)果如何？第一步，目的：阻礙（減弱）影響化學(xué)平衡移動(dòng)的條件（因素）改變；第二步，方法：通過化學(xué)平衡移動(dòng)；第三步，結(jié)果：阻而不止。

反應(yīng)物和產(chǎn)物濃度是影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素之一。反應(yīng)物二氧化氮濃度增大，根據(jù)勒夏特列原理三步判斷法，目的：阻礙（減弱）二氧化氮濃度的增大，方法：化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，結(jié)果：阻而不止。也就是，充入二氧化氮，反應(yīng)物濃度增大，反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，使反應(yīng)物濃度降低，但是，這將增大生成物四氧化二氮的濃度，阻礙反應(yīng)物濃度的進(jìn)一步降低，達(dá)到新的平衡，結(jié)果是二氧化氮的濃度要比第二次充入二氧化氮前的原平衡狀態(tài)的濃度大。因?yàn)樵诘葴氐热輻l件下，二氧化氮濃度恢復(fù)到原來的濃度，產(chǎn)物四氧化二氮的濃度將增到最大，反應(yīng)將向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，所以，反應(yīng)必然是使二氧化氮的濃度減低，但不能完全恢復(fù)到第二次充入二氧化氮前的原平衡濃度。單獨(dú)改變溫度、壓強(qiáng)的分析方法同上。

2 勒夏特列原理的應(yīng)用條件

任何原理、定理、定律等的應(yīng)用都是有條件的，滿足什么樣的條件，將必然得出相對應(yīng)的結(jié)論。勒夏特列原理也不例外，在應(yīng)用過程中需要明確辨析條件的改變，確定在何種條件下應(yīng)用勒夏特列原理。

2.1 應(yīng)用范圍：化學(xué)熱力學(xué)平衡體系

化學(xué)熱力學(xué)平衡體系是建立在化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)上，有化學(xué)物質(zhì)參與達(dá)到平衡的體系，既包括可逆的化學(xué)過程平衡，也包括一些可逆的物理過程平衡，如：糖類溶解于水達(dá)到平衡。因此，不僅包括化學(xué)反應(yīng)平衡，也包括溶解過程平衡、沉淀溶解平衡、弱電解質(zhì)電離平衡、鹽類水解平衡等，其共同特征為：以化學(xué)熱力學(xué)為基礎(chǔ)，在一定條件下，平衡體系同時(shí)向正、反兩個(gè)方向進(jìn)行，當(dāng)正向速率等于逆向速率時(shí)，平衡體系中參加反應(yīng)的各物質(zhì)的濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、顏色等不發(fā)生變化。

2.2 應(yīng)用目的：定性判斷化學(xué)平衡移動(dòng)的方向

勒夏特列原理只能判斷外部因素的改變對正、逆反應(yīng)速率影響的變化總體趨勢，即定性判斷，但是不能確定影響程度的大小，也就是無法定量判斷。

保持溫度不變，增加體系壓強(qiáng)。根據(jù)勒夏特列原理“三步判斷法”，目的：阻礙（減弱）體系壓強(qiáng)的增大；方法：平衡向氣體系數(shù)和減小的方向移動(dòng)，即正反應(yīng)方向移動(dòng)；結(jié)果：體系壓強(qiáng)降低，但是壓強(qiáng)仍比原平衡狀態(tài)高。因此，上述平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)（定性判斷）。向正反應(yīng)方向移動(dòng)到什么程度，二氧化氮的體積分?jǐn)?shù)改變多少，類似這種需要定量判斷的問題，勒夏特列原理無法回答。

2.3 影響因素：影響化學(xué)反應(yīng)速率的外部因素

“正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率”是化學(xué)平衡最本質(zhì)的特征。根據(jù)人教版高中化學(xué)選修四勒夏特列原理的描述，勒夏特列原理是改變溫度、壓強(qiáng)、濃度等影響化學(xué)反應(yīng)速率的外部因素，通過影響正、逆化學(xué)反應(yīng)速率使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。所謂外部因素指與化學(xué)平衡有關(guān)的環(huán)境因素或參加反應(yīng)的物質(zhì)數(shù)量上的改變，外部因素的改變，不會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)路徑或過程，所謂內(nèi)部因素指與化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的因素，內(nèi)部因素的改變，將改變化學(xué)反應(yīng)的路徑或過程。影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有濃度、溫度、壓強(qiáng)和催化劑等。根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)的外部因素和內(nèi)部因素的劃分標(biāo)準(zhǔn)，濃度、溫度、壓強(qiáng)不會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)路徑，屬于外部因素，催化劑參加了化學(xué)反應(yīng)，改變了反應(yīng)路徑，屬于內(nèi)部因素。催化劑對化學(xué)反應(yīng)路徑進(jìn)行了改變，改變了正、逆反應(yīng)速率，但是對正、逆反應(yīng)速率的影響效果是相同的。因此，濃度、溫度、壓強(qiáng)等外界因素對化學(xué)平衡的影響是主要的。

2.4 因素改變：改變影響化學(xué)反應(yīng)速率的“一個(gè)”外部因素

根據(jù)勒夏特列原理的描述，影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素改變必須是“一個(gè)”影響化學(xué)反應(yīng)速率的外部因素改變，通過“三步判斷法”準(zhǔn)確地定性判斷出化學(xué)平衡的移動(dòng)，見圖1。但是在實(shí)際中，可能會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)及以上外部因素同時(shí)改變，此時(shí)，勒夏特列原理將不再適用。

增大體系壓強(qiáng)，根據(jù)三步判斷法，目的：阻礙（減弱）壓強(qiáng)的增大，方法：平衡向壓強(qiáng)減小的方向，也就是向氣體系數(shù)和減小的正反應(yīng)方向移動(dòng)；升高溫度，根據(jù)三步判斷法，目的：阻礙溫度的升高，方法：平衡向吸熱反應(yīng)的方向，也就是逆反應(yīng)方向移動(dòng)。這種情況下，根據(jù)勒夏特列原理進(jìn)行判斷，平衡可能既向正反應(yīng)方向移動(dòng)，也向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，勒夏特列原理對這樣的情形無法作出明確的判斷。

勒夏特列原理是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，“三步判斷法”意在給出簡單易懂的應(yīng)用方法。分析勒夏特列原理的應(yīng)用條件，是為了讓學(xué)習(xí)者能準(zhǔn)確地應(yīng)用勒夏特列原理。對于不適用勒夏特列原理的情況，高中教材引入了“濃度商”作為判斷依據(jù)，而且，隨著學(xué)習(xí)的深入，還會(huì)有自由能等判斷方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖梁，張嘉培.勒夏特列原理對教師理解化學(xué)平衡的負(fù)面影響[J].化學(xué)教育，2009，（11）：21～23.

[1]宋心琦主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2007.