勒夏特列原理对教师理解化学平衡的负面影响
勒夏特列原理透析
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勒夏特列原理透析勒夏特列原理透析张春光勒夏特列原理又名“平衡移动原理”,是中学化学非常重要的内容,可以解释所有平衡移动的问题,一直是高考的重点、难点,学生学习起来一头雾水,掌握的不尽如意,所以这一部分的教学一直是各位同仁感到头疼的问题。
下面我就结合我多年的教学经验说说我的做法与各位探讨。
内容:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
勒夏特列原理是指在一个平衡体系中,若改变影响平衡的一个条件,平衡总是要向能够减弱这种改变的方向移动。
比如一个可逆反应中,当增加反应物的浓度时,平衡要向正反应方向移动,平衡的移动使得增加的反应物浓度又会逐步减少;但这种减弱不可能消除增加反应物浓度对这种反应物本身的影响,与旧的平衡体系中这种反应物的浓度相比而言,还是增加了。
在有气体参加或生成的可逆反应中,当增加压强时,平衡总是向体积缩小的方向移动,比如在N2+3H2 2NH3这个可逆反应中,达到一个平衡后,对这个体系进行加压,比如压强增加为原来的两倍,这时旧的平衡要被打破,平衡向体积缩小的方向移动,即在本反应中向正反应方向移动,建立新的平衡时,增加的压强即被减弱,不再是原平衡的两倍,但这种增加的压强不可能完全被消除,也不是与原平衡相同,而是处于这两者之间。
最后我把勒夏特列原理的内容总结成了六个字“对着干,干不过”。
把平衡的移动采用“分箱子”的方法。
例一:反应N2(g)+3H2 (g) 2NH3 (g) △H<0 ,达到化学平衡,改变下列条件,根据反应体系中的变化填空:①若N2的平衡浓度为a mol/L,其他条件不变时,充入N2使其浓度增大到b mol/L后平衡向——————方向移动,达到新平衡后,N2的浓度为c mol/L,则a、b、c的大小为———————;②若平衡体系的压强为P1,之后缩小反应体系体积使压强增大到P2,此时平衡向——————方向移动,达到新平衡后体系的压强为P3,则P1、 P2、 P3的大小为——————————;③若平衡体系的温度为T1,之后将温度升高到T2,此时平衡向——————方向移动,达到新平衡后体系的温度为T3,则T1、T2、 T3的大小为——————————。
勒夏特列原理和化学平衡常数学习现状的调查分析和教学反思
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勒夏特列原理和化学平衡常数学习现状的调查分析和教学反思1 问题的提出化学平衡是“化学反应原理”的一个重要课题,新课程更不例外,但新教材引入了平衡常数,课程标准要求学生知道平衡常数的含义。
那么现在学生在解决化学平衡问题时是更习惯用传统的勒夏特列原理还是新引入的平衡常数呢?平衡常数的引入能否消除学生对勒夏特列原理可能存在的一些迷思概念,从而有效提高学生解决平衡问题的能力呢?在学生学习完化学平衡的全部知识之后,对所在年级的部分学生进行了一次学习现状调查。
2调查对象与时间调查对象:金陵中学高二年级部分班级学生有效调查人数:200人调查时间:2010年1月3 调查内容[题1] 一定温度下,某真空密闭容器投入碳酸钙,发生反应CaCO 3(s)CaO(s)+CO 2(g),达到平衡后,现将体积缩小为原来的一半,当体系再次达到化学平衡时,CO 2的浓度()A.增大为原来2倍B.比原来大,但比2倍小C.不变D.减小[题2] 一定温度下,在恒容密闭容器中发生如下反应:2A(g) + B(g) 3C(g),某次平衡时,A、B、C的物质的量分别为2 mol、1 mol、3 mol,其他条件不变时,若按下列4种配比作为起始物质,平衡后C的体积分数分数小于50%的是()A.2 mol A、1 mol He(不参加反应)和 3 mol C B.2 mol A和1 mol B C.1 mol A、2 mol B和3 mol C D.3 mol C[题3] 在容积不变的密闭容器中,2SO 2(g) + O 2(g)2 SO 3(g) Δ H <0已达到平衡,升高体系的温度,对于化学平衡的移动有人认为:从温度升高看,平衡向左移动,但温度升高,体系压强随之增大,平衡又会向右移动,因而无法确定。
你怎么看?请说明理由。
[题4] 在容积可变的密闭容器中,2SO 2(g) + O 2(g)2 SO 3(g) 达到平衡后,保持容器的温度和压强不变,充入惰性气体,平衡将向哪个方向移动?简述你的判断理由。
化学平衡 第三课时 影响化学平衡的因素(2) 教案 高二上学期化学人教版(2019)选择性必修一
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化学平衡第三课时影响化学平衡的因素(2) 教案教学目标1.通过实验探究、讨论交流,从变化的角度进一步认识化学平衡的移动,即可逆反应达到平衡后,温度、催化剂等外界条件的改变,对化学平衡移动的影响,进一步学习控制变量、对比实验等科学探究方法,激发主动探究的欲望,透过现象看本质。
培养学生宏观辨析与微观探析、变化观念与平衡思想、科学探究与创新意识等学科核心素养。
2.通过典例分析,问题探究、实验论证、原理分析等构建分析判断化学平衡移动方向的思维模型(勒夏特列原理)。
培养学生证据推理与模型认知学科核心素养。
3.了解勒夏特列原理在生活、生产和科学领域中的应用。
培养学生科学态度与社会责任学科核心素养。
教学重难点教学重点:通过实验探究、讨论交流,从变化的角度掌握浓度、压强、温度、催化剂等对平衡移动的影响。
教学难点:通过实验论证、原理分析等构建分析判断化学平衡移动方向的思维模型(勒夏特列原理)。
教学过程【引入】我们上节课已经探究了浓度、压强对化学平衡移动的影响,这节课我们继续探究化学平衡移动的其他影响因素。
一、小组合作,实验探究探究实验三:实验原理:2NO2(g) N2O4(g)ΔH=-56.9 kJ/mol红棕色无色混合气体中存在反应2NO2N2O4红棕色无色二、小组讨论,成果汇报【小组讨论】学生分组讨论,总结实验过程中改变平衡的因素,及影响规律。
【成果汇报】本实验过程中影响平衡因素为:温度。
在其他条件不变的情况下,改变温度对化学平衡的影响规律: 升高温度(加热),平衡向吸热反应方向移动; 降低温度(降温),平衡向放热反应方向移动。
【设计意图】通过实验探究、讨论交流,从变化的角度进一步认识化学平衡的移动,即可逆反应达到平衡后,外界因素的改变,对化学平衡移动的影响,进一步学习控制变量、对比实验等科学探究方法,激发主动探究的欲望,培养学生宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想的学科核心素养。
三、小试牛刀,规律总结【小组合作总结】根据以上结论,我们各小组讨论总结一下,我们应该怎么定义化学平衡的移动的概念?在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态后,如果改变反应条件,平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随着改变,直到达到新的平衡状态。
影响化学平衡状态的因素教案
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影响化学平衡状态的因素教案一、教学目标1. 让学生了解化学平衡状态的概念,理解可逆反应的特点。
2. 掌握影响化学平衡状态的因素,包括浓度、温度、压强等。
3. 学会运用勒夏特列原理分析化学平衡的移动。
4. 能够运用所学知识解决实际问题,提高学生的分析能力和创新能力。
二、教学重点与难点1. 教学重点:化学平衡状态的概念,影响化学平衡的因素,勒夏特列原理。
2. 教学难点:勒夏特列原理的理解和应用。
三、教学方法1. 采用问题驱动法,引导学生思考和探讨影响化学平衡的因素。
2. 利用案例分析法,分析实际问题,提高学生的应用能力。
3. 运用小组讨论法,培养学生的团队合作意识和沟通能力。
四、教学准备1. 准备相关案例材料,用于分析影响化学平衡的实际问题。
2. 设计好问题,引导学生思考和探讨。
3. 准备多媒体教学设备,用于展示和讲解。
五、教学过程1. 引入新课:通过展示一个化学平衡实验,引导学生了解化学平衡状态的概念。
2. 讲解化学平衡状态:解释化学平衡状态的定义,阐述可逆反应的特点。
3. 探讨影响化学平衡的因素:提问引导学生思考浓度、温度、压强等因素如何影响化学平衡。
4. 讲解勒夏特列原理:阐述勒夏特列原理的内涵,展示实例进行分析。
5. 应用勒夏特列原理:让学生运用勒夏特列原理解释实际问题,如工业生产中的化学平衡调控。
6. 课堂小结:总结本节课的主要内容,强调影响化学平衡状态的因素及勒夏特列原理的应用。
7. 布置作业:设计相关练习题,巩固所学知识,提高学生的应用能力。
8. 课后反思:教师对本节课的教学进行反思,总结经验教训,不断提高教学质量。
六、教学评价1. 采用过程性评价和终结性评价相结合的方式,对学生的学习情况进行全面评价。
2. 关注学生在课堂上的参与程度,思考问题的深度,以及实际问题的解决能力。
3. 评价学生对化学平衡状态的理解,影响化学平衡的因素的掌握,以及勒夏特列原理的应用。
4. 鼓励学生提出问题,发表见解,培养学生的质疑精神和探究能力。
化学平衡的影响因素与调控方法
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化学平衡的影响因素与调控方法化学平衡是指在化学反应中,反应物与生成物浓度或压力达到一定比例的状态。
在化学平衡中,存在多种影响因素和调控方法,这对于理解和掌握化学反应的动态变化非常重要。
一、影响化学平衡的因素1.浓度和压力:化学平衡受到反应物和生成物浓度或压力的影响。
根据勒夏特列原理,增加反应物浓度或压力会使平衡向生成物的方向移动,而减少反应物浓度或压力则会使平衡向反应物的方向移动。
2.温度:温度是影响化学平衡的另一个重要因素。
根据热力学第二定律,温度升高会使反应吸热的平衡方向向生成物的方向移动;反之,温度降低会使反应放热的平衡方向向反应物的方向移动。
3.催化剂:催化剂是一种物质,它通过降低化学反应的活化能来提高反应速率。
催化剂不参与反应,但可以影响平衡位置。
催化剂的存在可以加速反应的前进和后退速率,使平衡达到更快的动态平衡。
二、调控化学平衡的方法1.改变浓度和压力:通过改变反应物或生成物的浓度或压力,可以调节化学平衡的位置。
增加反应物浓度或压力会使平衡向生成物的方向移动,而减少反应物浓度或压力则会使平衡向反应物的方向移动。
2.调节温度:通过调节反应体系的温度,可以改变反应的平衡位置。
升高温度会使平衡向吸热反应的方向移动,而降低温度则会使平衡向放热反应的方向移动。
3.催化剂的应用:催化剂是一种能够加速化学反应速率而不参与反应的物质。
通过选择适当的催化剂,可以加速化学反应的达到平衡的速率,从而影响平衡位置。
4.利用Le Chatelier原理:根据Le Chatelier原理,当影响平衡的外界因素发生改变时,平衡会倾向于抵消这种变化,以保持平衡。
这意味着可以通过改变温度、浓度、压力和催化剂等因素,来影响平衡位置。
5.使用吸收或释放热量的反应:利用吸热反应和放热反应之间的平衡位置变化,可以调节平衡位置。
吸热反应的平衡位置随温度的升高移向生成物的方向,放热反应则相反。
三、化学平衡的应用化学平衡的研究和应用在很多领域中都扮演着重要的角色。
化学平衡——对勒夏特列原理的理解
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反应物与产物同时存在;
反应物与产物的质量(或浓度)保持不变;
反应没有停止;
三、化学平衡的“状态移动” 条件变化
速率变化 方向性的变化 出现新的平衡状态
四、勒夏特列原理
(注:归纳
演绎)
原理解决的问题:移动的方向
原理的内容:改变影响平衡的一个条件,平
衡就向能够减弱这种改变的方
向移动。
原理的解读: 有感知的化学反应
化学平 衡 —— 对勒夏特列原理的理解
一棵树不能无限地长高; 一杯水不能无限地溶解固体溶质; 一个反应不能无限地进行;
事物的发展总有其限度
化学平衡思想要解决的问题 反应物为什么不能百分之百地转化为产物
事物的发展总是存在相反的两个过程
一、反应的可逆性 (1) 可逆性存在的普遍性
一个人的生命之旅:细胞的生长与消亡同时进行 一块食盐的溶解之旅:溶解与结晶同时进行
(2) 微观解释食盐的溶解过程
相反方向进行的速率不同 导致了宏观现象的不同
ห้องสมุดไป่ตู้
溶液达到饱和(即平衡)时状态 V溶解 = V结晶
溶质的质量为一定值 溶液的浓度为一定值
为理解化学平衡状态做认识上的储备
二、化学平衡状态
“平衡状态”存在的原因:
V正 = V逆
“平衡状态”存在的前提:一定条件(T、P、C等)
“化学平衡”的状态特征:
谢谢观赏
(1)若反应进行到某时刻t时,nt (N2) = 13mol,nt (NH3) = 6mol ,a=____ (2)反应达平衡时,混合气体的体积为726.8L(标况下),其中NH3的含量
(体积分数) 为25% , 平衡时NH3的物质的量=______________ (3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比,下
勒夏特列原理和化学平衡常数学习现状的调查分析和教学反思
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勒夏特列原理和化学平衡常数学习现状的调查分析和教学反思近年来,勒夏特列原理和化学平衡常数作为化学学科中的重要内容,受到了广泛的关注和研究。
针对该学习内容的学习现状,本文进行了相关调查并进行了分析,同时结合教学实践进行反思和探讨,旨在为教师提供有价值的参考和启示。
一、勒夏特列原理和化学平衡常数学习现状的调查通过对一定数量的学生进行问卷调查,了解他们对勒夏特列原理和化学平衡常数的学习情况和理解程度。
结果显示,大部分学生在学习过程中对勒夏特列原理和化学平衡常数的概念和意义有了一定的了解,但在实际运用和解决问题时存在一定的困难。
1. 学生对勒夏特列原理的理解调查中发现,学生对于勒夏特列原理的理解程度有所差异。
一部分学生仅停留在口头掌握的层面,对原理的具体应用和解决问题的方法不够明确。
另一部分学生可以阐述勒夏特列原理的内涵,但在具体实践中缺乏灵活运用的能力。
总体而言,学生对勒夏特列原理的理解还有待进一步提高。
2. 学生对化学平衡常数的认知化学平衡常数作为勒夏特列原理的重要指标,对于学生而言,能否正确理解其概念和计算方法是非常关键的。
调查结果显示,大部分学生对于化学平衡常数有了一定的认知,但在计算过程中容易出现公式应用和计算错误的问题,需要加强实践操作和解题训练。
二、勒夏特列原理和化学平衡常数学习现状的分析1. 学习难点的原因分析根据调查结果和对学生学习过程的观察,学习勒夏特列原理和化学平衡常数的难点主要体现在以下几个方面:(1)概念理解不够深入:学生对于勒夏特列原理和化学平衡常数的概念理解较为薄弱,仅停留在表面层面,无法理解其内涵和实质。
(2)缺乏实践操作的机会:学生在学习过程中缺乏充分的实践操作机会,难以将理论知识与实际问题相结合,形成有效的运用能力。
(3)计算方法掌握不到位:化学平衡常数的计算方法相对复杂,容易出现公式应用错误和计算失误,需要进行更多的实践训练和指导。
2. 教学方法和策略的反思(1)提高概念的理解程度:在教学过程中,应通过案例分析、实验演示等方式,引导学生深入思考,理解勒夏特列原理和化学平衡常数的内涵和意义。
高考勒夏特列原理的应用
![高考勒夏特列原理的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/0e4cfc2726d3240c844769eae009581b6bd9bd2a.png)
高考勒夏特列原理的应用1. 什么是勒夏特列原理勒夏特列原理(Le Chatelier’s principle)是化学反应平衡的一个基本原理,它描述了当一个系统处于平衡状态时,当外部因素发生改变时,系统会产生怎样的变化以重新达到平衡。
2. 高考中的应用在高考化学考试中,勒夏特列原理经常被用来解释一些化学反应中的现象,并且在题目中有时会要求学生利用该原理进行推测和判断。
以下是一些高考中常见的勒夏特列原理的应用:•浓度的变化对平衡的影响根据勒夏特列原理,当一个在平衡状态的系统中,某个物质的浓度发生变化时,系统会通过反应来抵消这个变化,以重新恢复平衡。
举例来说,考虑以下反应:N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)在该反应中,氮气和氢气反应生成氨气。
如果在平衡状态下,添加更多的氮气,根据勒夏特列原理,系统会通过向反方向进行反应来抵消这个变化。
所以,平衡会向右移动,产生更多的氨气。
•温度的变化对平衡的影响勒夏特列原理也适用于温度变化对平衡的影响。
根据该原理,当温度发生改变时,系统会通过反应来抵消温度的变化,以重新达到平衡。
举例来说,考虑以下反应:2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g) + 热在该反应中,二氧化硫和氧气反应生成二氧化硫。
这个反应是一个放热反应,即反应会释放一定的热量。
根据勒夏特列原理,如果温度升高,系统会通过向反方向进行反应来抵消温度的升高。
所以,平衡会向左移动,减少二氧化硫的生成。
•压力的变化对平衡的影响对于气相反应,压力的变化也会影响平衡位置。
根据勒夏特列原理,当压力增加时,系统会通过向可减少总压力的方向进行反应,以重新达到平衡。
考虑以下反应:2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g)在该反应中,二氧化氮分解成一氧化氮和二氧化氮之间相互转化的平衡反应。
根据勒夏特列原理,如果压力增加,系统会通过向压力较小的方向进行反应,以减少总压力。
所以,平衡会向右移动,生成更多的一氧化氮。
3. 总结勒夏特列原理在化学反应平衡的理解和分析中起着重要的作用,在高考中也经常被用作解释化学反应中的现象和判断平衡位置的影响因素。
对勒夏特列原理及化学平衡常数的运用的几点思考
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对勒夏特列原理及化学平衡常数的运用的几点思考在今天的视频材料中,高盘良教授提出了这样一个观点:勒夏特列原理的应用范围比较狭窄,所以应该改变以前用勒夏特列原理来判断化学平衡移动的方向的观念。
对这种观点我深表赞同,但是我认为只要认真把握勒夏特列原理的应用范围,防止它的错误使用,它在必修课阶段还是大有可为的。
高教授在视频材料中讲到了一个例子:在工业合成氨的反应中,再加入一些氮气,按照勒夏特列原理判断平衡应该向正向移动,向生成氨气的方向移动,但比较Q和K的大小关系,平衡应向逆向移动,也就是说勒夏特列原理出现了错误。
该怎样看待这个错误呢?这个错误确实是由于勒夏特列原理的应用范围不正确而出现的,我们分析一下。
若这个反应是在一个温度和体积不变的容器中进行,向容器中再加入一些氮气,这一瞬间氮气的浓度增大,氢气和氨气的浓度不变,也就是说只是增大了氮气的浓度,按照勒夏特列原理判断化学平衡应向正向移动;若用Q和K的关系判断,此时Q<K,化学平衡也应向正向移动,两者结论一致。
若这个反应是在一个温度和体积可变的容器(保持压强不变)中进行(与工业合成氨的条件类似),向容器中再加入一些氮气,此时容器的体积必然增大,这一瞬间氮气的浓度增大,而氢气和氨气的浓度减小,这样无法运用勒夏特列原理进行判断,只能用Q与K的大小关系进行判断。
可以看出勒夏特列原理的应用范围比较狭窄,它只适用于封闭体系,只有一种因素变化的情况。
2004年山东化学奥林匹克初赛试题涉及化学平衡中勒夏特列原理的应用范围,原题及原答案如下:t℃时,在体积为1L的密闭容器中,使1molPCl5发生分解:PCl5(g)≒PCl3(g)+Cl2(g),当反应达到平衡后,再加入1mol PCl5,对化学平衡的移动有两种解释:a. 由勒沙特列原理知,增加反应物浓度,平衡向正反应方向移动。
所以,增加PCl5浓度,平衡必然向正反应方向移动。
b. 由勒沙特列原理知,增加压强,平衡向体积缩小的方向移动。
对《等效平衡》课的反思
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对《等效平衡》课的反思
崔靖睿
化学平衡部分涉及到平衡移动的方向与平衡移动的结果两方面,勒夏特列原理完全可以判断平衡移动的方向,但并不能延伸到去判断平衡移动结果。
例如,平衡正向移动,反应物转化率不一定增大。
此时,就需要开辟一条新路径解决问题。
那就是等效平衡,建立虚拟路径,将反应过程分化,从宏观上判断改变条件后平衡移动的结果。
学生在平衡学习到此处时,会将平衡的方向与结果判断混为一谈,误用勒夏特列原理判断平衡移动结果或用等效平衡去判断平衡移动方向,得出的结论必然会混乱。
我认为,出现这种现象的原因在于学生没有将概念理解清楚。
勒夏特列原理中说平衡会向着减弱某种改变的方向移动,根本未提到移动后的结果如体积分数、转化率是怎样的,等效平衡的定义则是,若两平衡等效,则体系中各物质百分含量相同,直接反应到结果上,并未提到这个结果是如何达成的,从哪个方向达成的。
只有区分清楚这一点,之后的学习中学生在处理实际问题时才能对症下药,用正确的判断方法解决问题,得到正确的答案,否则方法都用错了,何来正解。
同时这也反映出来我在这部分内容教学时的缺点,将重点放在了方法技巧学习和解题思路建立上,没有十分重视概念的解读,导致学生最终将概念与方法混淆,产生思维上的混乱。
在之后的概念学习时我要注意放慢节奏,先引领学生进行详尽的概念分析,确保学生理解透彻之后再进行概念的应用与做题技法的学习。
2019年10月24日。
利用勒夏特列原理判断化学平衡移动的方向
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利用勒夏特列原理判断化学平衡移动的方向廖秋英高二化学选修4《化学反应原理》中关于化学平衡移动的方向是以勒夏特列原理作为依据进行判断的,而这一原理在教材中的描述只有一句话“若是改变影响平衡的一个因素,平衡就向能够减弱这种改变的方向移动”。
学生们在学习这一内容时往往感觉很容易,而在利用原理解决问题时却总是出差错,在实际教学中教师如能有效指导学生理解应用这一原理的方法,那么学生在应用时就不至于混乱了。
本人将自己在教学中指导学生应用原理的方法陈述如下。
一、从勒夏特列原理的文字描述中先进行要点分析。
此原理的关键词是“改变”和“减弱改变”,举出简单的改变例子,如:改变为“升高温度”,移动方向为“减弱改变”即“降低温度”,若改变为“降低温度”,移动方向为“减弱改变”即“升高温度”;可以再多举几个例子:改变为“增大压强”,移动方向为“减弱改变”即“降低压强”,改变为“减小浓度”,移动方向为“减弱改变”即“增加浓度”。
通过这样的分析,学生很容易理解原理的涵义了,接着便可趁热打铁进入下一个应用环节。
二、通过实例分析指导学生应用原理进行移动方向的判断。
以具体的反应N2+3H2——2NH3为例分析条件改变平衡将如何移动。
先详细地引导学生分析一个完整的过程,例如:若改变为“温度升高”,移动方向为“减弱改变”即“降低温度”,这时以氮气氢气合成氨为例引导学生判断降低温度的方向是“吸热方向”即“逆向”。
接着再多举几个例子让学生依据方法进行判断,若改变的是压强,如“减小压强”平衡会如何移动?若是增加氮气的浓度呢?移走部分氨气呢?学生们在一一解决这些问题后,对利用平衡移动原理判断平衡移动方向已初步掌握。
三、难点问题的分析-关于催化剂与气体分子数相等的反应变压的问题。
加入催化剂对反应的影响是“同等程度加快下逆反应的速率”,引导学生分析既然“同等”,则不会引起“改变”,从而推出平衡不会移动。
而气体分子数相等的反应变压的问题,以I2(g)+H2(g)——2HI(g)为例分析:若改变为“增大压强”,“减弱改变”则为“减小压强”,气体分子数减少则为减压方向,在此反应中有气体分子数减少的减压方向吗?学生们很快发现“没有”,由此推出此类反应的平衡不因压强改变而移动。
例谈“勒夏特列原理”处理化学平衡问题中的几个误区
![例谈“勒夏特列原理”处理化学平衡问题中的几个误区](https://img.taocdn.com/s3/m/9be536f5b9f3f90f77c61b00.png)
例谈“勒夏特列原理”处理化学平衡问题中的几个误区
作者:王雯
来源:《中学化学》2016年第04期
勒夏特列原理(即化学平衡移动原理)是学习化学过程中的一个极为重要的原理,两次诺贝尔奖得主鲍林曾在学生毕业典礼上告诫学生说,你可以忘记化学中的很多东西,但不要忘记勒夏特列原理!这足以说明勒夏特列原理的重要性。
然而在使用勒夏特列原理的时候,不能真正理解该定律为经验规律,使用过程中有一定的局限性和条件性,若使用不当,可能会走入一些误区,下面举例说明。
1.注意外界条件为恒温恒压还是恒温恒容
勒夏特列原理指出,若增大反应物的浓度,平衡将向正反应方向移动,该勒夏特列原理属于经验定律,使用过程中该定律主要适用于恒温恒容条件下,而恒温恒压条件下,增大一种反应物的浓度,另外一种反应物的浓度可能会减少,勒夏特列原理可能会失去其意义,此时,若借助化学平衡常数与浓度商的关系推断,则容易得出正确答案。
化学平衡化学平衡影响化学平衡的条件勒夏特列原理完整PPT课件
![化学平衡化学平衡影响化学平衡的条件勒夏特列原理完整PPT课件](https://img.taocdn.com/s3/m/1be6e6ee846a561252d380eb6294dd88d0d23d99.png)
A: P2=P1 B: P2=2P1 C; P2>P1 D: P1<P2<2P1
勒夏特列原理
1:内容 ——— 如果改变影响平衡的一个 条件(浓度 压强 温度等),平衡 就向减弱这个改变的方向移动。
例:已平衡:N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)(正反应放热)填下表
影响化学平衡的条件
平衡移动 平衡移动结果 方向
增大反应物浓度 正向
使反应物浓度减小
浓
减小反应物浓度 逆向
使反应物浓度增大
度
增大生成物浓度 逆向
使生成物浓度减小
减小生成物浓度 正向
使生成物浓度增大
压
增大体系压强 体积缩小方向 使体系压强减小பைடு நூலகம்
强
减小体系压强 体积扩大方向 使体系压强增大
温
升高温度
度
减低温度
吸热方向 放热方向
使体系温度减低 使体系温度升高
理解:
1:使用范围—— 已达平衡的可逆反应
例:可逆反应:A(g) + B(g) 的关系如图:
BC段为减函数。
A T1 T2 T3 T4 T
2:应用条件—— 一个能改变化学平衡的条件
3:平衡移动的结果———— “减弱”外界条件 的影响,而不能完全消除这种影响
练习
1:FeCl3 在水溶液中存在平衡 Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+加水稀释,平衡如何移动?从化学平 衡角度解释。
2C(g)一定条件反应,生成物的体积分数C%与温度
勒夏特列原理
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改变影响化学平衡的一个因素, 平衡将向能够“减弱”这种改变 的方向移动。这就是勒夏特列原 理,也叫化学平衡移动原理。
勒夏特列原理及ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ用
1、温度对化学平衡的影响 升高温度,化学平衡向 吸 热的方向移动。 从速率—时间图像分析,对于正反应是吸热的反应: 温度改变时,正逆反应 v V正 的速率都改变,但温度 对吸热过程影响更大 V正 V逆 升高温度时,正逆反应 速率都增大,但吸热过 V逆 程的增大更多,导致化 t 升高温度 学平衡向吸热的方向移 动。
勒夏特列原理及应用
2、浓度对化学平衡的影响 增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,化学平衡 向 正方向 移动。 其影响结果都是 V正 >V逆, 从速率—时间图像分析: 平衡向正方向移动
v
V正 V正
v
V正 V正
V逆 减小生成物浓度 t V逆
V逆
V逆 增大反应物浓度 t
勒夏特列原理及应用
3、压强对化学平衡的影响 增大压强,化学平衡向 气体减少 从速率—时间图像分析: 对于N +3H 2 2 v V正 的方向移动。 2NH3
的方向移动。
反应向吸热的方向进行,吸收了部分外界提供的能量,导致体系 的温度不至于升高那么多,即“减弱”了温度的升高。
3、温度对化学平衡的影响 升高温度,化学平衡向 吸 热的方向移动。
气体体积的减小使压强减小了,“减弱”了“压强增大”的效 果。
4、催化剂:同等程度地改变正逆反应的速率,因 此化学平衡不移动。
实际应用:
2NH3 放热 已知工业合成氨反应为 N2+3H2 为使该反应的速率增大,可采取的方法有:温度 升高 , 压强 增大 ,还可以 使用催化剂。 为使该反应的平衡向正方向移动,可采取的方法有: 温度 降低 ,压强 增大 ,还可以增大 N2或H2 的浓度或减小 NH3 的浓度。 实际上工业合成氨的条件为:温度约450 OC,压强 200~500大气压,使用催化剂,还把反应生成的氨 气及时分离出来。通过增大氮气的的浓度来提高氢 气的转化率。
勒夏特里原理理解与运用
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勒夏特里原理理解与运用由于绝大多数化学反应都有一定的可逆性,要用化学平衡的概念来描述反应完成后的状态。
所以研究外界条件改变对化学平衡的影响,就成了化学教学中一个重要内容。
而勒夏特里原理就是,判别外界条件改变对化学平衡有何影响的较常用工具之一。
一、勒夏特里原理的理论依据如果说勒夏特里在1887年,概括出这个原理时,还有一定的经验性的话。
现在,人们对这个原理的认识,早已上升到了有严谨理论支撑的高度。
在无机化学教材中就有这些定量的讨论,这里就不再赘述[1]。
但这些定量的讨论与勒夏特里原理间衔接的并不很好。
在实际教学中,教师可以考虑采用下述的方法来“导出”这个原理:对溶液中的任意的可逆反应,aA+bB=dD+eE。
当其达到平衡状态后,其中各物质的活度分别为αA、αB、αD和αE,它们之间要满足热力学平衡常数(也叫标准平衡常数)关系式 (1)如果改变这个平衡的条件(如某物质的浓度,或压强),就会使体系处于非平衡的状态。
这时,反应将向哪个方向进行呢?最为严格的讨论,当然是计算该体系的自由能变了。
其自由能变为负值(Δr G<0),表示反应要正向进行。
当反应的自由能变为正值时,反应是要逆向进行的。
计算非标准状态下反应的自由能变,当然要用到下面的化学反应等温式,Δr G=Δr G°+RT ln J a (2)由于其中的Δr G°= -RT ln K,所以化学反应等温式还可以被写为, (3)其中的J a是活度商。
1. 浓度对化学平衡的影响当所讨论的对象是在溶液中进行的反应时,式(3)可被改写为 (4)其中的K c为浓度平衡常数,数值上与标准平衡常数相等。
J c为浓度商。
如果,只改变反应物中A的浓度,令c A= n[A],则c A a=(n[A])a。
而其它物质的浓度都保持不变(即仍有c B b=[B]b等),则式(4)可变为。
(5)用这个式(5)可以进行以下的讨论:(1)当增大A的浓度(也就是n>1)时,式(5)中最后的分数项就会小于1,导致自然对数项为负值,而使反应的自由能变(Δr G)也为负值。
化学平衡的移动与平衡常数调节:勒夏特列原理的应用
![化学平衡的移动与平衡常数调节:勒夏特列原理的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/e4f77ccef71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a273a.png)
化学平衡是化学反应中的一个重要概念,它描述了化学反应在达到一定条件后,反应物和生成物之间的浓度或压力保持不变的状态。
勒夏特列原理是化学平衡移动和平衡常数调节的重要原则之一。
勒夏特列原理是由法国化学家亨利-勒夏特列提出的,他根据化学平衡的观察和实验,总结出了勒夏特列原理的基本内容。
勒夏特列原理可以简单地概括为:“当系统处于平衡状态时,任何一种影响平衡条件的因素发生变化,平衡系统会对这种变化产生反应,以抵消变化的影响,将系统重新达到平衡状态。
”根据勒夏特列原理,我们可以利用平衡常数来调节化学平衡。
平衡常数描述了反应物和生成物的浓度之间的关系,可以简单地理解为反应物转变为生成物的程度的度量。
平衡常数越大,说明反应物转变为生成物的程度越高,反之亦然。
通过改变反应物和生成物的浓度或压力,我们可以改变平衡常数的值,从而调节化学平衡。
根据勒夏特列原理,如果我们增加某种反应物的浓度或压力,系统会倾向于减少该反应物的浓度或压力,以重新达到平衡。
同样,如果我们减少某种反应物的浓度或压力,系统会倾向于增加该反应物的浓度或压力,以重新达到平衡。
以NH₃和N₂O的反应为例:2NH₃(g) + N₂O(g) ⇌ 3N₂(g) + 3H₂O(g)在此反应中,当我们增加NH₃或N₂O的浓度或压力时,根据勒夏特列原理,系统会减少这些反应物的浓度或压力,以重新达到平衡。
因此,NH₃和N₂O的浓度或压力会下降,而N₂和H₂O的浓度或压力会增加。
与此相反,当我们减少NH₃或N₂O的浓度或压力时,系统会增加这些反应物的浓度或压力,以重新达到平衡。
因此,NH₃和N₂O的浓度或压力会增加,而N₂和H₂O的浓度或压力会下降。
这个例子说明了勒夏特列原理的应用,通过调节反应物和生成物的浓度或压力,我们可以改变化学反应的平衡,使其倾向于反应物或生成物的一方。
总之,勒夏特列原理是化学平衡移动和平衡常数调节的重要原则。
通过改变反应物和生成物的浓度或压力,我们可以调节化学平衡,使化学反应倾向于反应物或生成物的一方。
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和压强不变, 充入 01 140 mol N 2, 平衡会向哪个方
向移动?
样本包括 12 位香港高中化学教师, 他们的教学
经验从 3 年到 18 年不等, 平均教龄 81 8 年。每个放
声思考的访问需时 30 至 55 分钟, 平均 38 分钟。研
究结 果发现, 12 位 教师都误以为 平衡一定向右 移
L CP。但其实, 很少有平衡问题只涉及 1 个条件的
改变, 充入 N 2 的物质的量与体 积的增幅并非独立 的变项。De H eer[ 3] 曾提醒大家, 如果变项之间互
相独立存在, 才会构成一个复 杂的化学平衡 问题。
例如, 即使题 2 改用体积不可变的容器, 在恒温下加
入 N 2 会增加浓 度, 那么压强也一定随 之增大。假
如题 2 改为充入 N 2 同时下降反应温度, 那么平衡
问题就真的变得复杂了。
另外, 有些香港的化学教师认为 L CP 仍具有在
高中化学课程中存在的价值, 因为公开考试是不谈
论类似题 1 或题 2 的恒压化学平衡问题的。但需要
指出的是, 要回避的化学平衡问题其实不只一类, 在
其他情况下运用 LCP 亦会出现模棱 两可的答
所以, 反应商可表示为:
Q=
[ NH3] 2 [ N2] [ H2] 3
=
n2 NH3 V
n N2 nH2
3=
( nNH3 ) 2 ( V ) 2 ( nN2 ) ( nH2 ) 3
VV
=
( 01 204) 2 ( 11 15) 2 ( 01 650) ( 01 197) 3
=
111 08
由于 Q > K , 平衡必须向左移动, 产生更多 N2
平衡有足够的理解。这些教师的教学经验从 1 年到
19 年不等, 平均教龄 71 8 年。所有教师都拥有化学
学士学位, 其中女性教师 17 名, 男性教师 16 名。测
试由 3 道化学平衡题目组成, 以无记名方式进行, 时
间为 15 分钟。由于篇幅有限, 下面只列出其中一道
题目:
[ 题 1] 在一个装有可移动活塞的容器内进行如下
动, 原因是太依赖 L CP 的逻辑。在进行问题解决的
过程中, 12 位教师展示了 2 类认知过程, 详情可参 考 Cheung 的报告[ 7] 。其实, 我们 可直接应用平 衡
定律, 体系的平衡常数可表示为:
K=
[
NH
3
]
2 eq
[
N2
]
e
q
[
H2
]
3 eq
=
n2 NH3 V
nN2 nH2
3=
( nNH3 )2 ( V) 2 ( nN2 )( nH2 )3
( misconception) 。当然, 这其中也包括研究方法局
限的限制。在刚才的案例中, 大部分教师都没有写
下详细的解释, 导致研究人员很难确定每位教师的
思考历程和出现错误答案的原因。因此, 研究人员
于 2008 年修改了研究方法, 邀请另一个样本教师以
放声思考( t hink- aloud) 访问方式回答以下问题:
研究, 我们认为学习化学平衡的必要基础概念是平
衡定律和范托夫定 律, 并 非 L CP [ 11] 。L CP 不 能为
高中学生打开学习化 学平衡之门, 相反, 由于应用
L CP 可能造成错误的预测, 它将削弱化学学习的意
义。从有意义学习的角度看, 教会高中学生应用 K
和 Q 来预测平衡移动比让他们单纯记忆 L CP 规则
参与的可逆反应, 许多教科书通常使用 K p 而非 K c
来讨论, 有些教师没有意识到可以用浓度讨论气体
平衡。只有一位教师( 编码 1D1) 认为 CS2 物质的量
不发生改变, 尽管他也使用了 Qc, 但仍然得出了错
误的结论。
2 放声思考方法 以上实证研究结果表明香港高中化学教师在理
解浓度如何影响化学平衡时, 显露出多种迷思概念
[ 题 2] 在一个 装有可 移动活 塞的 容器中 进行如
下反应: N 2 ( g) + 3H 2 ( g)
2N H 3 ( g) , 反应达
到平 衡 后, 测 得 01 510 mol N 2, 01 197 mol H 2 ,
01 204 mol N H 3, 总容积为 11 00 L 。如果保持温度
化学反应:
CS2 ( g) + 4H 2 ( g )
CH 4 ( g ) + 2H 2 S( g )
反应达到平衡后, 保持容器内的温度和压强不变, 向
反应混合物中加入少量 CS2 气体, 再达到新的平衡
后 CH 4 分子的数目如何变化? 试对你的答案进行
解释。
2 名研究人员对教师的答案进行了分析和编码
分类, 表 1 列出了分类的结果。研究结果显示: ( 1)
28 位教师预测甲烷分子数目增大, 4 位教师预测分
子数目减少, 1 位教师预测分子数目不变; ( 2) 9 位教
师( 编码 1B1) 将 L CP 作为唯一的解释途径, 8 位教
师( 编码 1B2) 虽然没有具体写出 L CP, 但其思维类
VV
=
( 01204) 2 (11 00) 2 ( 01 510) (01 197) 3
=
101 67
其中[ N H 3 ] eq 表 示 氨气 在 平 衡 混 合物 中 的 浓 度,
nNH3 表示氨气 的物质的 量, V 表示体 系的总体 积, 诸如此类。依据 题意可 知, 在原 来的平 衡混 合物
中, 11 00 L 容 器 中 包 含 分 子: 01 510 + 01 197 +
01 204= 01 911 m ol。当加入 N 2, 体系瞬间有分子:
01 911+ 01 140= 11 051 mol。假设理想气体情 况,
瞬间总 体 积变 为 11 051 @ 11 00/ 01 911 = 11 15 L 。
学, 原因不仅在于化学平衡概念抽象, 还有课程内容
本身的问题。将 LCP 包括在高中化学课程中不符
合评价课程内容的 2 项重要 的标准: 意义( sig nif-i cance) 和效度( validit y) [ 9, 10] 。意义指的是所选内容
的必要性, 以及在多大程度上可以促进学生的有意
义学习; 效度指的是内容的正确性。基于上述实证
2009 年第 11 期
化学教育
勒夏特列原理对教师理解化学平衡的负面影响
廖 梁 张善培
( 香港中文大学课程与教学学系 香港)
# 21 #
摘要 回顾了近年来有关勒夏特列原理的实证研究, 分析了该原理对高中化学教师理解化学平 衡所造成的负面影响, 并建议对高中化学平衡的课程内容进行一定的改善。
关键词 化学平衡 勒夏特列原理 教师迷思概念
更重要。遗憾的是, 许多国家的考试局、课程委员会
和教科书仍然强调学习 L CP, 当务之急是让更多化
香港中文大学研究生申请条件及专业介绍
工学院
生物医学工程 学制 1 年,理工科或医科相关背景,学费 132,000 港币,9 月开 学,雅思 6.5,托福 79 passedu.hk/majr_1725 计算机科学 学制 1 年,相关专业背景,学费 140,000 港币,9 月开学,雅思 6.5, 托福 79 passedu.hk/majr_1726 电子工程 学制 1 年,相关专业背景,学费 124,992 港币,9 月开学,雅思 6.5, 托福 79 passedu.hk/majr_1727 信息工程 学制 1 年,相关专业背景,学费 125,000 港币,9 月开学,雅思 6.5, 托福 79 passedu.hk/majr_1728 机械与自动化工程 学制 1 年,相关专业背景,学费 125,000 港币,9 月开学, 雅思 6.5,托福 79 passedu.hk/majr_1729 系统工程与工程管理 学制 1 年,相关专业背景,学费 148,000 港币,9 月开学, 雅思 6.5,托福 79 passedu.hk/majr_1730 电子商务与物流技术 学制 1 年,相关专业背景,学费 148,000 港币,9 月开学, 雅思 6.5,托福 79 passedu.hk/majr_1731
分子。在题 2 中, 虽然充入 N2 的物质的量是虚拟的,
但它足已说明增加反应物未必导致平衡向右移动。
有些化学教师认为, L CP 不能解答题 1 及题 2,
原因是 2 题均包括多过 1 个条件的改变。例如, 他
们认为题 2 除了充入 N 2 之外, 总体积也增大了, 所
以, 题 2 比一般的化学平衡问题复杂, 自然不能滥用
9
1B2
CH 4 分子数会增大, 因为 CS2 分子数和浓度 会增大, 平衡将向右移动以抵消或减少这一改变
8
1B3
CH 4 分子数会增大, 因为 有更多 的反 应物 可以 生成 CH 4
1
1B4
CH 4 分子数会增大, 因为 CS2 浓度增大, 平衡 向右移 动
4
CH 4 分子数会增大, 增加 CS2 意味着瞬间 1B5 [ CH 4] [ H 2S ] 2/ [ CS2 ] [ H2 ] 4 的比值小 于 K c , 所以平 4
似 L CP/ 变化- 然后- 减弱0 的逻辑。本题显 示使
用 L CP 的 确会令 答案模 棱两可。按照 LCP 的 逻
辑, 平衡将向减弱 CS2 浓度增大的方向移动, 即向
右移动。但同时, 新加入的 CS2 会增大体系的总体
积, 这样尽管 CS2 的浓度将增大, 但 H 2 的浓度将减
小, CS2 和 H 2 的浓度呈现相反的变化, 那么平衡究