高二化學(xué)之化學(xué)平衡疑點(diǎn)解析
2018-02-01 10:42:59氘釜首
1某溫度下，某一固定容器中進(jìn)行的aA(g)+bB(g) = cC(g) 的可逆反應(yīng)，若某氣體的體積分?jǐn)?shù)不變，則該反應(yīng)一定達(dá)到了化學(xué)反應(yīng)的限度即化學(xué)平衡狀態(tài)嗎？
經(jīng)常在題目中看到當(dāng)某氣體的體積分?jǐn)?shù)不變時(shí)，即認(rèn)定化學(xué)反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡，這種說(shuō)法其實(shí)是一種誤解。一定條件下，當(dāng)反應(yīng)物和生成物濃度不變時(shí)，可逆反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)，但是某氣體的體積分?jǐn)?shù)不變并不能推出各物質(zhì)的濃度不變。例如某溫度下，某一固定體積為1L的密閉容器，充入1mol N2和1molH2發(fā)生合成氨反應(yīng)，則有
////////////////////////////////////////////////////////N2(g)+3H2(g)=2NH3
初始物質(zhì)的物質(zhì)的量(mol) 1 1 0
任意時(shí)刻轉(zhuǎn)化了的物質(zhì)的量(mol) x 3x 2x
任意時(shí)刻的物質(zhì)的量(mol) 1-x 1-3x 2x
由此N2的初始體積分?jǐn)?shù)為50％，任意時(shí)刻N(yùn)2的體積分?jǐn)?shù)為(1-x)/(1-x+1-3x+2x)*100％=50％。
因此單獨(dú)的指明某一氣體的體積分?jǐn)?shù)不變并不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，只有說(shuō)明各氣體的體積分?jǐn)?shù)均不變才能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)。同理對(duì)于上述密閉體系的合成氨反應(yīng)，升高溫度，平衡盡管逆向移動(dòng)，但是N2的體積分?jǐn)?shù)不變。
2勒夏特列原理能適用于任何化學(xué)平衡的移動(dòng)問(wèn)題嗎？
勒夏特列原理，幾乎能適用所有的化學(xué)平衡移動(dòng)問(wèn)題，但并不是全部的化學(xué)平衡移動(dòng)問(wèn)題。我們要認(rèn)識(shí)到勒夏特列原理不是在所有條件下都成立的，我們不能用勒夏特列原理解釋所有的化學(xué)平衡移動(dòng)的問(wèn)題：勒夏特列原理僅僅適用于封閉、均相體系，只能在改變影響化學(xué)平衡的一個(gè)條件時(shí)適用。并且對(duì)于某些復(fù)雜反應(yīng)，大多數(shù)反應(yīng)為非基元反應(yīng)，連質(zhì)量作用定律都不能服從，其平衡常數(shù)的表達(dá)式也不能簡(jiǎn)單寫(xiě)出，要由實(shí)驗(yàn)獲得，此時(shí)，定性的勒夏特列原理顯然不能解決這些復(fù)雜的化學(xué)平衡移動(dòng)問(wèn)題。現(xiàn)在很多教材都開(kāi)始淡化勒夏特列原理，而是采用更一般的平衡移動(dòng)原理，引入反應(yīng)商數(shù)和范特霍夫定律結(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)定量解決平衡移動(dòng)的方向問(wèn)題，最后介紹定性的勒夏特列原理進(jìn)行補(bǔ)充。
3一定條件下，平衡移動(dòng)的結(jié)果只能減弱這種改變，不能完全抵消這種改變嗎？
勒夏特列原理指出：改變影響化學(xué)平衡的一個(gè)因素，平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。很多人由此認(rèn)為平衡移動(dòng)的結(jié)果只能減弱這種改變，不能完全抵消這種改變，這是對(duì)勒夏特列原理的誤解，勒夏特列原理僅僅指出平衡移動(dòng)的方向，沒(méi)有指出平衡移動(dòng)的結(jié)果。例如一定溫度下某密閉容器中進(jìn)行碳酸鈣的分解反應(yīng)，達(dá)到化學(xué)平衡后，保持溫度不變，縮小容器體積，平衡逆移，但是最終c(CO2)不變，壓強(qiáng)不變。因?yàn)闇囟炔蛔儯瘜W(xué)平衡常數(shù)K不變，而平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=c(CO2)。因此使用勒夏特列原理一定要注意其適用范圍。
4 達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)物和生成物一定同時(shí)存在嗎？
化學(xué)平衡研究的對(duì)象為可逆反應(yīng)，一般情況下可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，反應(yīng)物和生成物共存，但是對(duì)于某些非均相反應(yīng)，例如某溫度下的密閉體系中碳酸鈣分解的反應(yīng)，達(dá)到平衡后，全部移走固體碳酸鈣或者氧化鈣，平衡不移動(dòng)即仍為化學(xué)平衡狀態(tài)，可見(jiàn)當(dāng)全部移走碳酸鈣時(shí)仍為平衡狀態(tài)，但此時(shí)僅存在生成物。
