化学实验设计压强对化学平衡影响实验的探究

1、.化学实验设计压强对化学平衡影响实验的探究当今我国有多套中学化学新教材引入了用注射器来做“压强对化学平衡影响的实验，如全国发行的苏教版“实验化学选修教材P59就以问题探究形式设置了这一实验内容。在该教材中“压强对化学平衡的影响实验的编写是从学生的原有认知出发，让他们通过对实验现象的分析和考虑，结合所学理论对实验条件与现象的关系作出科学的解释。特别是当用注射器推压或抽拉NO2气体时，产生的颜色变化会受到平衡挪动、观察角度以及热效应等综合因素的影响，这会使得学生对于这个看似简单的实验，产生惊讶、疑惑、猜测等，并会在寻觅正确答案的过程中，获得深化的认识。事实上，对于苏教版“实验化学教材P59的图4-

2、10中所绘的注射器中的NO2颜色深浅之变化，常存在争议。教材图示中左侧注射器和右侧注射器中的气体颜色较接近，从文字表达来讲，NO2气体在压缩后其他条件不变，颜色会先变深再变浅，这点没有疑问。但实验时假设按教材上第59页的画法来观察NO2颜色的话即通过注射器弧形外壁直接观察，那么不仅很难如意看到NO2气体分子总数量有所减少，相反，到完全平衡时内部温度恢复原状，NO2颜色反而会变得比压缩前略深些。这主要与观察方向有关，因为注射器在压缩气体时，压强增大，使平衡朝体积减少的方向挪动，故NO2的分子数减少，而同时随着注射器内气体的压缩，观察面积也在减少，导致单位面积上观察到的NO2分子数比压缩前反而要多

3、，所以颜色略深。现以一个对照实验来作进一步的说明，图1是该对照实验的三组实物照片，三组照片是同一对注射器在一起推或拉时拍下的对照照片，每组中的上一支注射器装有NO2，下一支装有Br2。第一组两注射器中气体颜色深度相近，从理论上推算，压缩后两者体积一样时，NO2颜色应比Br2要浅，压缩后NO2颜色也比压缩前NO2颜色浅。但从实物照片上可看出压缩后的气体包括NO2比没压缩时都要深。照片上第三组为两支注射器抽拉减压到一样体积，可以看出Br2的颜色是最浅的，NO2减压后颜色比Br2深些，但比前两次NO2颜色都浅。理论上，当抽拉时压强减少，NO2N2O4平衡体系往体积增大的方向挪动，NO2的分子数增多，

4、颜色应该最深，但是由于抽拉时，观察面积增大，单位观察面积上的分子数反而减少，所以颜色反而变得最淡。因此通过注射器弧形外壁直接观察的方法本身存在着缺陷。对此老师演示时可以用Br2作比照来校证实验现象的“异常。“实验化学教材P59的图可以说是有意引伸出一些问题和相关的“异常现象，接着该教材在P60的学生作业栏中，出了一道关于该实验观察方法的讨论题，题目为:“当进展压强对化学平衡影响的实验时，请设想假如在改变压强的过程中，从注射器的顶端见以下图观察针筒内气体颜色的变化，可以得到怎样的结论?与其他的观察方法比较，那种观察方法更科学、更合理?为什么?该讨论题与P59的实验图前后照应，出得很有意义。在该题

5、讨论中，学生一定要考虑到气体体积、压强、温度等因素与化学平衡的关系，还要考虑到气体体积变化导致的颜色变化与观察角度之间的关系，其间还涉及到圆柱体体积及其面积等的计算。当然老师通过图2的对照实物进展讨论和验证，无疑会起到事半功倍之作用。该题的正确答案应该是:“用P60图示的方法即从注射器顶端，朝活塞方向观察是更科学、更合理的。因为注射器内假如装入的是Br2不存在平衡挪动，那么压缩也好，抽拉也好，体积再变，其中的溴分子总数也不变，这些分子通过同一面积注射器顶端圆形面积不会变来观察、比较，显然颜色也不会有深浅差异，因此通过注射器做压强对NO2N2O4平衡体系的影响实验时，也应选择观察面积不变的观察方式，即从注射器顶端进展观察，这样才能明显地观察到由于NO2分子总数的变化而引起的颜色变化，即压缩颜色变浅，抽拉减压颜色变深，从而使理论和实际相一致。当然，老师在组织学生探究上述问题前，可建议学生去查阅相关资料，并仔细分析上述实验过程，然后再结合实验时遇到的问题及观察