化学平衡移动的应用

摘 要：大多数化学反应的最终结果是化学平衡，而平衡是有条件的、相对的，一旦外界条件改变，平衡就会发生移动。我们可以根据平衡移动的原理来控制平衡移动的方向，使它朝着我们需要的方向移动，为我们服务。

关键词：可逆反应 化学平衡 化学平衡的移动 移动原理 移动的应用

世界上存在许许多多的平衡，有物理平衡，化学平衡等。平衡是自然界相等普遍存在的现象，凡是二种相反的趋势或斗争相互匹敌时，就会形成平衡。如：固体的溶解和结晶、弱电解质的电离过程和结合过程、中和反应和水解反应等都是两个相反的过程。它们在一定的条件下都会形成平衡。而建立起来的平衡都是有条件的、相对的，一旦条件改变了，平衡就会破坏，就会在新的条件下建立起新的平衡，至于平衡到底向哪个方向移动，可以通过平衡移动原理来分析确定，而我们可通过该原理来控制平衡移动的方向，使其为我们所用。下面主要从化学的角度来分析平衡的建立、移动、及其移动的应用。

一、化学平衡的建立

大家知道，绝大多数的化学反应中，反应物是不能全部转化为生成物的。这是因为：反应物在转化为生成物（称正反应）的同时，又发生了生成物转化为反应物（称逆反应）。这种在同一条件，既可以向正反应方向进行又可以向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应。可逆反应在刚开始反应时，反应物转化成生成物的速率较大即 U正 较大，而生成物转化成反应物的速率较小即U逆较小。随着反应的进行，反应物浓度不断减少，使得U正不断变小；而生成物的浓度不断增加，使得U逆不断增大。当反应进行到某一时刻时，就会出现U正=U逆。此时，反应物和生成物的浓度不再随时间而变化。这种状态便化学平衡状态，即化学平衡状态建立了。

二、化学平衡的移动

1、化学平衡的特征。化学平衡状态从宏观上看似乎反应终止了，从微观上看正、逆反应仍在进行。它是一个动态平衡，可用四个字来概括：动、等、定、变。即化学平衡是一个动态平衡；此时，正、逆反应速率相等；各反应物、生成物的百分含量保持一定；当外界条件改变时平衡就会遭到破坏，发生变化。

2、化学平衡的移动。可逆反应在一定的条件下得到平衡后，当外界条件改变了，原来的平衡就会被破坏，就会在新的条件下重新得到新的平衡状态。这种因外界条件变化而从一种旧的平衡状态变化到另一种新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。

3、化学平衡移动的原理。影响化学平衡移动的因素主要有：浓度、压力、温度等，而这些因素是如何影响的呢？我们可以通过平衡移动原理（勒沙特列原理）来分析判断。该原理有两种叙述：其一是如果改变处于平衡状态的条件，平衡将向着减弱或消除这种改变的方向移动；其二是平衡总是向着消除外来影响而恢复原有状态的方向移动。

化学平衡移动的原理是一个普遍的规律，可用于化学平衡和非化学平衡等各种平衡移动的方向判断。

三、化学平衡移动的应用

我们在日常生活和工农业生产上等各方面经常会遇到各种化学平衡，当我们掌握了平衡移动的原理后，我们就能控制平衡的移动，使它朝着我们所需要的方向移动，来为我们服务。下面我从以下几个方面来分析说明平衡移动的应用：

1、 沉淀平衡的移动

如：锅炉的水垢中往往含有CaSO4，但CaSO4却不溶水，也不溶酸，很难除去。如果不除去，将会影响锅炉的传热效果，甚至发生爆炸危险。为此，我们可以先用Na2CO3溶液处理，使难溶于酸和水的CaSO4转化为疏松的且易溶于酸的CaCO3，然后用酸来处理CaCO3，这样，便可以把锅垢清除掉。这是因为：CaSO4 在水中有如下溶解平衡：CaSO4 Ca2++SO42-，当加入Na2CO3 溶液后（Na2CO3 CO32-+2Na+）就会发生反应：Ca2++CO32- CaCO3因CaCO3 的溶解度比CaSO4的小得多，故使[Ca2+]减少，结果CaSO4的沉淀平衡被破坏。从平衡移动的原理可知：该平衡将向右移动，直到CaSO4完全变成CaCO3 沉淀。然后，再根据平衡移动的原理，再用酸将CaCO3溶解，最终将锅垢除掉。这是因为：CaCO3 Ca2++CO32-遇到酸后，会发生2H++CO32-=H2O+CO2反应，结果使CaCO3的沉淀平衡破坏，平衡向右移动，直到其完全消失。

2、溶解平衡的移动

大家知道，收集Cl2时不能用排水法收集，因为Cl2可溶于水，但用排饱和的NaCl溶液便可以收集。这是由于Cl2溶于水有如下平衡：Cl2+

H2O H++Cl-+HClO，而饱和NaCl溶液中有大量的Cl-（NaCl=Na++Cl-），相当于在水中增加了Cl-的浓度。根据平衡移动原理：增加了Cl-的浓度，上面的平衡将朝着逆反应方向移动，从而抑制了Cl2和H2O的反应，使Cl2难溶于饱和的NaCl溶液而被收集。同样道理，可用排饱和的NaHCO3溶液来收集CO2气体。

3、配位平衡的移动

在日常生活中常发生一些人煤气中毒。而煤气中毒的根本原因是因为：CO和血液里输送O2的血红蛋白很容易结合，使血红蛋白失去输送O2 的能力，人就会因缺少O2 而窒息，甚至死亡（血红蛋白和氧气以及血红蛋白和一氧化碳都是以配合物的形式结合，分别用以下方法表示：血红蛋白—O2、血红蛋白—CO）。其反应过程可用如下平衡式表示：

血红蛋白—O2 + CO 血红蛋白—CO + O2

故煤气中毒后的病人必须立即转移到有新鲜空气的地方或送到医院里的高压氧仓中抢救。因为，无论有新鲜空气的地方还是高压氧仓中，都相当于增加了上述配位平衡中的生成物浓度，根据平衡移动原理可知，这将促使配位平衡向逆反应方向移动，使血红蛋白恢复输氧的功能，最终使煤气中毒病人恢复健康。

4、水解平衡的移动

我们通常用到的泡沫灭火器，它的灭火原理就是利用了水解平衡的移动。泡沫灭火器内有两个容器，分别盛放了硫酸铝溶液和碳酸氢钠溶液。灭火器中还加入了一些发泡剂。当两者混合后，打开开关，泡沫便随着二氧化碳一起从灭火器的喷口中喷出，覆盖在燃烧物品上，使燃着的物质与空气隔离，并降低温度，达到灭火的目的。其原理如下：Al3++3H2O Al（OH）3 +3H+；3HCO3- +3H2O 3H2CO3 +3OH-

混合后，溶液中会发生：H++OH- H2O，结果使上面两个平衡被破坏，根据平衡移动的原理，这两个平衡均向右移动，最后生成大量的Al（OH）3 沉淀和H2CO3，而大量的H2CO3又分解产生大量的CO2。这样，上述两个平衡将一直向右移动，直到原料耗尽而产生大量的CO2便用来灭火。另外，纯碱除油污，在加热时效果更好，也是水解平衡移动的结果。

以上是我对平衡及平衡移动的应用的部分小结。事实上，平衡到处存在，应用也非常广泛。我们只要掌握了平衡移动的原理，就能使它更好地为我们服务。

参考文献：

1.陈若愚 朱建飞 无机与分析化学 大连理工大学出版社 2007.8

2.苏小云 臧祥生 工科无机化学 3版 华东理工大学出版社 2004