化学平衡移动的标志
化学平衡理论,是化学反应原理的重要组成部分,在中学化学教学中历来备受重视,特别是化学平衡状态的判断在教学中研究的极为深入。但是作为同样重要的概念“化学平衡移动”或“化学平衡移动标志”的研究却比较少并比较模糊。笔者在教学中对此进行了研究和思考,不当之处敬请各位同仁批评指正。
关于平衡移动的概念,大学教材是这样描述的:“因为条件改变,旧的平衡被破坏,引起混合物各物质的百分含量随之改变从而达到新平衡状态的过程叫做化学平衡移动。”
高中教材人教版选修4第28面是这样描述的:“化学反应体系的平衡状态是可以通过改变反应条件(温度、浓度、气体反应的压强)而发生变化的,这种现象称作平衡状态的移动,简称平衡移动。这种现象在所有存在可逆过程的体系中普遍存在,因而可以通过改变反应条件来改变平衡体系的组成(“状态”是一种更严格的表述方式)。如果有利于增大产物的比率,可以说平衡向右移动,反之亦然。”言外之意,如果通过改变条件使平衡体系的组成(状态)发生了变化,我们就说平衡发生了移动;如果产物的百分含量增加,则认为平衡向右移动。
人教版选修4第32面习题3:化学平衡移动的标志是——
发生变化。参考答案是“反应混合物各物质的百分含量”
综上所述,化学平衡移动应理解为平衡状态的改变,即反应混合物组成发生了变化,各物质百分含量发生了变化。各物质百分含量发生变化是平衡发生移动的唯一标志。化学平衡是否移动是两次平衡状态之间的比较,与过程无关。过程可以描述为反应向哪个方向进行,与平衡向哪个方向移动不完全是一回事。
例1:恒温恒容条件下,可逆反应2HI(g) H2(g)+I2(g)达到平衡后,再充入一定量的HI气体,V正与V逆关系如何?反应向哪个方向进行,平衡是否发生移动?
解析:平衡后再充入HI,由于反应物浓度增大,正反应速率大于逆反应速率,反应向右进行。但由于该反应前后计量数未发生改变,平衡后再充入HI等效于加压,故平衡不发生移动,各组分的百分含量不发生变化。即充入HI后体系的组成没有发生变化。
例2:恒温恒容条件下,可逆反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) 达到平衡后,再充入一定量的SO3气体,反应向哪个方向进行?平衡向哪个方向移动?
解析:根据浓度商Q= 可知增大SO3浓度,可使得Q〈K,反应向右进行;同时增大SO3浓度等效于加压,平衡向左移动。
例3恒温恒容条件下,可逆反应N2+3H22NH3达到平衡后,再充入一定量的N2,反应向哪个方向进行?平衡向哪个方向移动?
如前所述,根据浓度商Q可知,平衡体系充入N2可使反应向右进行。一般也认为平衡向右移动(根据勒夏特列原理)。但 如果按前文提到的平衡移动方向的判断方法,即“如果有利于增大产物的比率,可以说平衡向右移动,反之亦然。”那么该平衡是否向右移动还要看NH3的百分含量是否增加。
综上所述,增大反应物浓度,平衡未必一定向正反应方向移动,但反应一定向正反应方向进行。平衡是否移动以及是否向正反应方向移动,要看平衡状态(组成)是否发生变化以及生成物的百分含量是否增加。