对勒夏特列原理及化学平衡常数的运用的几点思考

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1molPCl
5发生分解：PCl
5
(g)≒
PCl
3(g)+Cl
2
(g)，当反应达到平衡后，再加入1mol PCl
5
，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PCl
5
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。

所
以，增加PCl
5
浓度，相当于增加体系的压强，压强增加，平衡向体积缩小的方向移动，即向逆反应方向移动。

(1) 为什么用勒沙特列原理解释同一问题时会产生截然不同而且自相矛盾
的答案呢?试分析原因。

(2) 你认为此平衡该如何移动?说出你的理由。

参考答案：(1)因为勒沙特列原理只适用于一个物理量变化的情况，而对于两个或多个物理量同时变化的情况不一定适用。

本题就属于两个物理量(浓度和压强)同时变化的情况。

(2)平衡应向逆反应方向移动。

可将本过程解析为两个阶段：首先保持压强不变，再加入1molPCl
5
，体积增大一倍，浓度不变，平衡不移动；然后增大压强，缩小体积，平衡向逆向移动。

上面的分析应用了平衡假设思想，看起来是正确的，但实际上我们知道，平衡假设一般只用于判断平衡移动后各组分的变化，而假设平衡的移动方向与真实平衡的移动方向可能是不同的。

我们仔细分析题目，可以发现它与前面的例子很相似，由于容器体积不变，
所以加入PCl
5后的瞬间PCl
5
的浓度增大，而PCl
3
和Cl
2
的浓度不变，所以可以利
用勒夏特列原理判断出化学平衡应向正向移动。

同样，此时Q＜K，利用化学平衡常数也能得出这一结论。

经过分析可知该竞赛题的答案是错的，原因是题目作者对于勒夏特列原理的应用范围理解有误。

我们应该清楚，压强对化学平衡的影响并不是一个独立的因素，压强对化学平衡的影响是通过改变气体物质的浓度来实现的，若压强发生改变而浓度不变（如体积不变时加入惰性气体）时，化学平衡不会发生移动。

题目作者认为该题目属于两个物理量(浓度和压强)同时变化的情况，从而得出勒夏特列原理不适用于此题的结论是错误的。

由以上例子可以看出，勒夏特列原理的应用范围比较狭窄，所以我们在教学中应该改变以前只用勒夏特列原理来判断化学平衡移动方向的习惯。

但是我们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。