浅谈勒夏特列原理在化工生产中的综合应用
来源:用户上传
作者:李强龙
【摘要】有机化学反应绝大多数具有一定的可逆性。不管是有机反应条件的选择，有机合成路线的确定，还是有机产物产率的提高、原料的充分利用，都可以发现勒夏特列原理渗透于其中。现就本人在一线教学中的一些感悟分享于各位同仁。
【关键词】化学平衡 原理 化工生产 应用
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）05-0169-01
Le Chatelier原理在生产，生活和科学研究实践中被广泛使用。工业合成氨、硫酸、硝酸工业、高炉炼铁等生产中的适宜条件的选择，日常生活中电冰箱等家用电器的使用，科研当中有关化学反应机理的研究，反应条件的控制等方面，都要用到勒夏特列原理的内容。
一、Le Chatelier原理和化学反应的方向
对于物质之间交换组分的反应，反应的方向通常取决于是否存在物质质量以易溶，易挥发或难以电离的形式与系统分离。在溶液中更容易掌握复分解反应，但在研究中发现了一些“矛盾”。例如：
1.CO2和SiO2酸性的强弱
如果CO2气体进入Na2SiO3水溶液中，则会沉淀出H3SiO3的沉淀，这表明H2CO3的酸性比H3SiO3强。但是，在高温下，SiO2可以与K2CO3溶液反应，得到K2SiO3和CO2。肯定是不对的。H3SiO3从CO2沉淀到Na2SiO3水溶液中足以表明H2CO3比H3SiO3酸性更强。由于在水溶液中离子化的H2CO3的H+浓度很大，它将SiO2 -在Na2SiO3中结合形成H3SiO3，这更难以电离。H3SiO3从体系中不断沉淀分离，这是符合化学平衡原理的;但高温下，SiO2和 K2CO3混合后，二者有交换成分的倾向，由于二氧化碳是一种气体，它可以从反应系统中逸出，从而在产生二氧化碳的方向上移动化学平衡。这并不能说明 SiO2的酸性比 CO2强。
2.K和Na的金属活动性比较
在金属活性序列表中， K在 Na之前，表明 K比 Na更金属，但在实际生产中，我们却是用金属 Na跟熔融状态的 KCl反应制取 K的，这又怎么解释了？Na原子失电子能力不如K原子。然而，在高温下，Na原子总是有机会与K原子碰撞，导致电子交换： Na+K+ ？葑K+Na+，由于 Na的沸點比 K高，高温下 K转变为蒸汽状态从反应体系中脱离出去，这导致上述平衡向前移动，从而实现钠取代的钾反应。
3.到底是强制弱还是弱制强
“强酸制弱酸”的原理广泛用于无机化学中。但将H2S气体通入CuSO4溶液，却有H2SO4生成。这不能说明H2S的酸性比H2SO4强。HBr和HI都是强酸，但在实验中它们都是用中强酸H3PO4和相应的卤化物制成的。
在无机化学中有一个普遍的原理那就是强酸制弱酸。因为强酸在水溶液中完全电离，所以通过电离产生的H+和弱酸离子结合形成弱酸离子，其难以离子化并从系统分离，使化学平衡向产生弱酸的方向移动。而 H2S与 CuSO4溶液的反应，主要是 H2S电离少量的 S2-与 Cu2+结合形成 CuS沉淀，其几乎不溶于水并且几乎不溶于酸。沉淀物从溶液中分离，导致化学平衡向H2SO4形成的方向移动。在水溶液中，HBr、HI都可以与 H3PO4的盐发生反应制取 H3PO4，但将 NaBr、KI等与 H3PO4共热时，卤离子又与 H+结合形成 HX气体而脱离反应的倾向，一旦从系统中除去卤化氢，它将使平衡沿着产生 HX的方向移动。这实际上是符合“难挥发酸制取挥发酸”的原理。
二、Le Chatelier原理在高考化学中的应用
化学反应速率和化学平衡广泛用于弱电解质的电离平衡。通过积极改变Le Chatelier原理，很容易解释外部条件对电离平衡的影响。
升温：平衡向电离的方向移动。（电离是吸热的）
稀释：平衡在电离方向上移动。（稀释后离子浓度降低，并且离子碰撞与组分结合的可能性降低）
浓度：电解质分子的浓度增加或溶液中离子的浓度降低，并且平衡向电离方向移动。
酸碱度：在电离平衡系统中添加酸或添加碱可以改变电离平衡。
水的电离平衡，应用勒夏特列原理，也能更深入的领会温度、酸碱度、含弱电解质离子的盐等因素的影响。与弱酸和弱碱Ka，Kb的电离平衡常数相比，化学平衡常数K向前迁移。它还加深了对弱电解质的电离平衡和电离平衡常数K的理解。
盐水解平衡是化学平衡中非常重要的测试点。盐水解的问题基本上是化学平衡的迁移。要通过化学平衡移动原理的迁移应用，掌握温度、浓度（包括稀释）、酸碱度等外界条件的变化对盐的水解平衡的影响，并能在解题中运用自如。
三、结束语
科学技术是第一生产力，我们在学习化学学科知识的同时，要善于将其应用于生产实践，把我们书本知识转化为生产力。能够充分的利用勒夏特列原理解决一些实际问题，把化工生产率进一步提高，进而使我国的综合国力不断提高。
参考文献：
[1]邓宝沧.化学平衡的移动[J]. 东方娇子讲练测三维整合，2015（5）：69
[2]张福涛.勒夏特列原理的应用[D].陕西：延安大学，2010
作者简介：
李强龙（1984-），男，甘肃静宁人，汉族，一级教师，研究方向：高中化学教学。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15178663.htm
