淺談勒夏特列原理在化工生產(chǎn)中的綜合應(yīng)用

【摘要】有機(jī)化學(xué)反應(yīng)絕大多數(shù)具有一定的可逆性。不管是有機(jī)反應(yīng)條件的選擇，有機(jī)合成路線的確定，還是有機(jī)產(chǎn)物產(chǎn)率的提高、原料的充分利用，都可以發(fā)現(xiàn)勒夏特列原理滲透于其中。現(xiàn)就本人在一線教學(xué)中的一些感悟分享于各位同仁。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)平衡? ?原理? ?化工生產(chǎn)? 應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】G633.7 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2020）05-0169-01

Le Chatelier原理在生產(chǎn)，生活和科學(xué)研究實(shí)踐中被廣泛使用。工業(yè)合成氨、硫酸、硝酸工業(yè)、高爐煉鐵等生產(chǎn)中的適宜條件的選擇，日常生活中電冰箱等家用電器的使用，科研當(dāng)中有關(guān)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的研究，反應(yīng)條件的控制等方面，都要用到勒夏特列原理的內(nèi)容。

一、Le Chatelier原理和化學(xué)反應(yīng)的方向

對(duì)于物質(zhì)之間交換組分的反應(yīng)，反應(yīng)的方向通常取決于是否存在物質(zhì)質(zhì)量以易溶，易揮發(fā)或難以電離的形式與系統(tǒng)分離。在溶液中更容易掌握復(fù)分解反應(yīng)，但在研究中發(fā)現(xiàn)了一些“矛盾”。例如：

1.CO2和SiO2酸性的強(qiáng)弱

如果CO2氣體進(jìn)入Na2SiO3水溶液中，則會(huì)沉淀出H3SiO3的沉淀，這表明H2CO3的酸性比H3SiO3強(qiáng)。但是，在高溫下，SiO2可以與K2CO3溶液反應(yīng)，得到K2SiO3和CO2?？隙ㄊ遣粚?duì)的。H3SiO3從CO2沉淀到Na2SiO3水溶液中足以表明H2CO3比H3SiO3酸性更強(qiáng)。由于在水溶液中離子化的H2CO3的H+濃度很大，它將SiO2 -在Na2SiO3中結(jié)合形成H3SiO3，這更難以電離。H3SiO3從體系中不斷沉淀分離，這是符合化學(xué)平衡原理的;但高溫下，SiO2和 K2CO3混合后，二者有交換成分的傾向，由于二氧化碳是一種氣體，它可以從反應(yīng)系統(tǒng)中逸出，從而在產(chǎn)生二氧化碳的方向上移動(dòng)化學(xué)平衡。這并不能說明 SiO2的酸性比 CO2強(qiáng)。

2.K和Na的金屬活動(dòng)性比較

在金屬活性序列表中， K在 Na之前，表明 K比 Na更金屬，但在實(shí)際生產(chǎn)中，我們卻是用金屬 Na跟熔融狀態(tài)的 KCl反應(yīng)制取 K的，這又怎么解釋了？Na原子失電子能力不如K原子。然而，在高溫下，Na原子總是有機(jī)會(huì)與K原子碰撞，導(dǎo)致電子交換： Na+K+ ？葑K+Na+，由于 Na的沸點(diǎn)比 K高，高溫下 K轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝麪顟B(tài)從反應(yīng)體系中脫離出去，這導(dǎo)致上述平衡向前移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)鈉取代的鉀反應(yīng)。

3.到底是強(qiáng)制弱還是弱制強(qiáng)

“強(qiáng)酸制弱酸”的原理廣泛用于無機(jī)化學(xué)中。但將H2S氣體通入CuSO4溶液，卻有H2SO4生成。這不能說明H2S的酸性比H2SO4強(qiáng)。HBr和HI都是強(qiáng)酸，但在實(shí)驗(yàn)中它們都是用中強(qiáng)酸H3PO4和相應(yīng)的鹵化物制成的。

在無機(jī)化學(xué)中有一個(gè)普遍的原理那就是強(qiáng)酸制弱酸。因?yàn)閺?qiáng)酸在水溶液中完全電離，所以通過電離產(chǎn)生的H+和弱酸離子結(jié)合形成弱酸離子，其難以離子化并從系統(tǒng)分離，使化學(xué)平衡向產(chǎn)生弱酸的方向移動(dòng)。而 H2S與 CuSO4溶液的反應(yīng)，主要是 H2S電離少量的 S2-與 Cu2+結(jié)合形成 CuS沉淀，其幾乎不溶于水并且?guī)缀醪蝗苡谒?。沉淀物從溶液中分離，導(dǎo)致化學(xué)平衡向H2SO4形成的方向移動(dòng)。在水溶液中，HBr、HI都可以與 H3PO4的鹽發(fā)生反應(yīng)制取 H3PO4，但將 NaBr、KI等與 H3PO4共熱時(shí)，鹵離子又與 H+結(jié)合形成 HX氣體而脫離反應(yīng)的傾向，一旦從系統(tǒng)中除去鹵化氫，它將使平衡沿著產(chǎn)生 HX的方向移動(dòng)。這實(shí)際上是符合“難揮發(fā)酸制取揮發(fā)酸”的原理。

二、Le Chatelier原理在高考化學(xué)中的應(yīng)用

化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡廣泛用于弱電解質(zhì)的電離平衡。通過積極改變Le Chatelier原理，很容易解釋外部條件對(duì)電離平衡的影響。

升溫：平衡向電離的方向移動(dòng)。（電離是吸熱的）

稀釋：平衡在電離方向上移動(dòng)。（稀釋后離子濃度降低，并且離子碰撞與組分結(jié)合的可能性降低）

濃度：電解質(zhì)分子的濃度增加或溶液中離子的濃度降低，并且平衡向電離方向移動(dòng)。

酸堿度：在電離平衡系統(tǒng)中添加酸或添加堿可以改變電離平衡。

水的電離平衡，應(yīng)用勒夏特列原理，也能更深入的領(lǐng)會(huì)溫度、酸堿度、含弱電解質(zhì)離子的鹽等因素的影響。與弱酸和弱堿Ka，Kb的電離平衡常數(shù)相比，化學(xué)平衡常數(shù)K向前遷移。它還加深了對(duì)弱電解質(zhì)的電離平衡和電離平衡常數(shù)K的理解。

鹽水解平衡是化學(xué)平衡中非常重要的測(cè)試點(diǎn)。鹽水解的問題基本上是化學(xué)平衡的遷移。要通過化學(xué)平衡移動(dòng)原理的遷移應(yīng)用，掌握溫度、濃度（包括稀釋）、酸堿度等外界條件的變化對(duì)鹽的水解平衡的影響，并能在解題中運(yùn)用自如。

三、結(jié)束語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，我們?cè)趯W(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)科知識(shí)的同時(shí)，要善于將其應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，把我們書本知識(shí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。能夠充分的利用勒夏特列原理解決一些實(shí)際問題，把化工生產(chǎn)率進(jìn)一步提高，進(jìn)而使我國(guó)的綜合國(guó)力不斷提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧寶滄.化學(xué)平衡的移動(dòng)[J]. 東方嬌子講練測(cè)三維整合，2015（5）：69

[2]張福濤.勒夏特列原理的應(yīng)用[D].陜西：延安大學(xué)，2010

作者簡(jiǎn)介：

李強(qiáng)龍（1984-），男，甘肅靜寧人，漢族，一級(jí)教師，研究方向：高中化學(xué)教學(xué)。