淺析壓強(qiáng)對(duì)特殊平衡移動(dòng)方向的影響

夏吾開(kāi)提·阿木提

摘 要：化學(xué)平衡知識(shí)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)，學(xué)生在運(yùn)用勒沙特列原理判斷化學(xué)平衡移動(dòng)方向時(shí)，經(jīng)常會(huì)碰到與勒沙特列原理有矛盾的問(wèn)題，特別是有氣體參加的反應(yīng)，濃度對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)等。

關(guān)鍵詞：化學(xué);壓強(qiáng);特殊平衡

影響化學(xué)平衡移動(dòng)的條件有濃度、壓強(qiáng)、溫度，根據(jù)勒沙特列原理，如果改變其中一個(gè)條件，化學(xué)平衡會(huì)減弱這個(gè)條件的方向移動(dòng)。有氣體參加的反應(yīng)來(lái)說(shuō)，壓強(qiáng)的改變有以下三種方式實(shí)現(xiàn)。一是恒容條件下增加或減少反應(yīng)體系中的氣體的量;二是恒容條件下加入惰性氣體;三是改變?nèi)萜鞯捏w積。

對(duì)于氣體參加的可逆反應(yīng)，改變?nèi)萜鞯捏w積必然會(huì)引起各物質(zhì)濃度的變化。縮小體積，壓強(qiáng)增大，各物質(zhì)濃度同時(shí)增大;增大體積，壓強(qiáng)減小，各物質(zhì)濃度同時(shí)減小。由此分析，壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響本質(zhì)上是濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響。但對(duì)于一些特殊的反應(yīng)用濃度變化來(lái)解釋平衡的移動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)矛盾。比如，恒溫恒容條件下，1 molN2O4放在1 L的真空密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：N2O4（g）2NO2（g）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，容器內(nèi)再充入1 molN2O4氣體，平衡向哪個(gè)方向移動(dòng)？如果用濃度的影響來(lái)判斷，增加反應(yīng)物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);如果用壓強(qiáng)來(lái)判斷，因?yàn)楹闳輻l件下增加氣體的量相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，該反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，所以增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小的方向，也就是逆反應(yīng)方向移動(dòng)。這道題有2個(gè)完全相反的回答，肯定只能有一個(gè)答案是正確的。那么，為什么用勒沙特列原理解釋同一問(wèn)題時(shí)會(huì)產(chǎn)生截然不同而且自相矛盾的答案呢？下面就此進(jìn)行討論。

一、勒沙特列原理的應(yīng)用條件

上述問(wèn)題中之所以出現(xiàn)兩種截然不同的答案，是由于在使用勒沙特列原理時(shí)忽略了勒沙特列原理的使用條件。

勒沙特列原理的定義是：如果改變影響平衡的一個(gè)外界條件（如濃度、溫度、壓強(qiáng)等）時(shí)，平衡向減弱這種改變的方向移動(dòng)。

可見(jiàn)，在使用勒沙特列原理判斷平衡移動(dòng)方向時(shí)，只能“單一因素”發(fā)生改變。如上述問(wèn)題中，當(dāng)原來(lái)的1 molN2O4已達(dá)到平衡后，再加入1 molN2O4不僅僅使反應(yīng)物濃度增加，同時(shí)也使整個(gè)反應(yīng)體系的壓強(qiáng)增加，在兩個(gè)因素同時(shí)改變時(shí)，顯然不能單獨(dú)考慮濃度引起的變化，否則，就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的判斷。

二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與化學(xué)平衡的移動(dòng)

上述問(wèn)題出現(xiàn)錯(cuò)誤解釋的原因之一就是混淆了“化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向”與“化學(xué)平衡的移動(dòng)”這兩個(gè)不同的概念。首先應(yīng)該知道，“化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向”是指：假如反應(yīng)向正向進(jìn)行，那么，反應(yīng)物的量減少或生成物的量增加;“化學(xué)平衡的移動(dòng)”是指：一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后，如果改變了反應(yīng)條件（如濃度、溫度、壓強(qiáng)等），平衡混合物里各組成物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)（或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）也隨之改變，平衡就發(fā)生了移動(dòng)，當(dāng)反應(yīng)后反應(yīng)物的體積分?jǐn)?shù)（或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）變小時(shí)，平衡向正方向移動(dòng);當(dāng)反應(yīng)后反應(yīng)物的體積分?jǐn)?shù)（或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）變大時(shí)，平衡向逆方向移動(dòng)。原因之二要懂得：化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向是對(duì)“新”加入的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的總趨勢(shì)而言的——討論的對(duì)象是新加入的物質(zhì)與過(guò)程有關(guān);化學(xué)平衡移動(dòng)是對(duì)“舊”的平衡體系的破壞而言的——討論的對(duì)象是舊的平衡體系。所以，化學(xué)平衡的移動(dòng)指的是反應(yīng)始態(tài)和終態(tài)，與過(guò)程無(wú)關(guān)。所以，對(duì)上述問(wèn)題再加入1 molN2O4，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。

特殊構(gòu)成形式的反應(yīng)中物質(zhì)數(shù)量變化后平衡狀態(tài)的判斷：

對(duì)于平衡體系構(gòu)成為aA（g）bB（g）+cC（g）的可逆反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到平衡后，再向容器中加入一定量的A或與平衡體系中n（B）、n（C）比值相同的B、C物質(zhì)后重新達(dá)到平衡時(shí)，所加物質(zhì)對(duì)平衡狀態(tài)的影響有以下3種。

1.若a=b+c，加入一定量的A或與平衡體系中n（B）、n（C）比值相同的B、C物質(zhì)，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，該反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，平衡不移動(dòng)。

2.若a>b+c，加入一定量的A或與平衡體系中n（B）、n（C）比值相同的B、C物質(zhì)，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向（也就是正反應(yīng)方向）移動(dòng)。

3.若a

例題：對(duì)于以下三個(gè)反應(yīng)，從正反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，達(dá)到平衡后，保持溫度、容器體積不變，按要求回答下列問(wèn)題。

再充入PCl5（g），平衡_________移動(dòng)，達(dá)到平衡后，PCl5（g）的轉(zhuǎn)化率_________，PCl5（g）的百分含量____________。

再充入HI（g），平衡__________移動(dòng)，達(dá)到平衡后，HI的分解率_________，HI的百分含量________________。

再充入NO2（g），平衡__________移動(dòng)，達(dá)到平衡后，NO2（g）的轉(zhuǎn)化率_________，NO2（g）的百分含量_________________。

【解析】當(dāng)容器的容積不變時(shí)，加入PCl5、HI、NO2對(duì)平衡狀態(tài)的影響相當(dāng)于對(duì)容器進(jìn)行加壓，加壓對(duì)于反應(yīng)（1）來(lái)說(shuō)，有利于反應(yīng)向左進(jìn)行，故PCl5轉(zhuǎn)化率減小、百分含量增大;加壓對(duì)于反應(yīng)（2）來(lái)說(shuō)，平衡不移動(dòng)，故H1的分解率、百分含量保持不變;加壓對(duì)于反應(yīng)（3）來(lái)說(shuō)，有利于反應(yīng)向右進(jìn)行，故NO2轉(zhuǎn)化率增大、百分含量減小。

【答案】（1）逆反應(yīng)方向 減小 增大（2）不 不變 不變

（3）正反應(yīng)方向 增大 減小

編輯 段麗君