实验活动1 探究影响化学平
理清温度、浓度、压强改变平衡方向的判据,掌握变量控制的实验设计
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实验活动1 探究影响化学平
理清温度、浓度、压强改变平衡方向的判据,掌握变量控制的实验设计
设计化学平衡影响因素的实
上节课我们学了平衡移动原理,但「原理」要让人信服,得靠实验来验证。这页来想清楚:怎么设计一个让人一看就懂的平衡实验?
改变一边砝码(条件),看天平倾斜方向(平衡移动)
从实验现象归纳影响化学平
上一页我们搭好了对照实验装置,这一页回到试管前——把每个实验的现象并列摆出来,能否抽出一条共性规律?
外界施压越强,平衡的'反弹'(移动方向)越朝减弱这种改变的方向
化学平衡移动
刚才从实验现象里看到,颜色变深再变浅、浓度先变后稳——这就是平衡被打破又重建的过程。这个过程叫做「化学平衡移动」,有明确的方向、终点和边界。
进/出水流速相等水位稳定(Q=K);堵小排水→水位上升(正向移动);新流速匹配→水位再次稳定(新平衡)
化学平衡
前面实验中,无论是Fe³⁺与SCN⁻的显色反应,还是其他平衡体系,最终都稳定在一个不再变化的颜色或浓度上。这种'看似静止、实则动态'的状态,就是化学平衡。
进水=正反应、出水=逆反应;水位不变=浓度不变,但水仍在流=反应仍在进行
浓度对化学平衡的影响
前页我们看到,改变条件化学平衡会发生移动。本页聚焦第一个因素——浓度。同样是「加东西」,加反应物还是加生成物,结果可完全不同。
往人多房间加塞人,多出的人涌向人少房间,直到两边比例(K)恢复
温度对化学平衡的影响
上节我们发现:改变浓度能让平衡移动,但K不会变。今天把温度这只手伸进去——它不仅动平衡,连K本身都要改写。
环境升温→冰袋方更活跃(吸热方向消耗多余热量);降温→暖宝宝方更活跃(放热方向补充热量)
Fe3+与SCN−平衡体系
前面刚讨论完温度对平衡的影响——光背原理不够,我们还需要一套肉眼能看出变化的反应来验证。先记住一个经典体系:Fe³⁺ 和 SCN⁻,它就是后面实验活动的「主角」。
试纸看 H⁺ 浓度,Fe(SCN)₃ 看平衡位置——都是把看不见的化学量变成肉眼可辨的颜色。
Cr2O7²−/CrO4²−平衡体系
之前用 Fe³⁺/SCN⁻ 体系看过浓度的影响,现在换一个肉眼就能判断方向的体系——重铬酸根和铬酸根之间的平衡,颜色随 pH 翻转。
加酸压下橙红端,加碱抬起黄色端
Cu2+与Cl−配位平衡体系
上一节 Cr₂O₇²⁻/CrO₄²⁻ 体系靠 H⁺ 切换物种,是「开关式」变化。Cu²⁺/Cl⁻ 体系不同:只动 [Cl⁻] 一个变量,溶液从蓝到绿到黄绿连续渐变,像调色板而非开关。
Cl⁻ 像钥匙一把把挂上去;挂得越多,配位越饱和,颜色越偏黄绿
NO2/N2O4气相平衡体系
前面几页都是溶液里的平衡——颜色变化靠离子。现在换一类:气体之间也能达成平衡,而且同样有肉眼可见的信号,这就是NO2/N2O4气相平衡。
液柱高度对应温度;颜色深浅对应平衡位置——升温颜色变深(逆向移动),降温颜色变浅(正向移动)
Le Châtelier原理(勒夏特
前几页做了五个实验,每个体系都发生了肉眼可见的变化。这些「动」背后有没有统一规律?法国化学家勒夏特列在 1884 年把这种规律提炼了出来。
弹簧反抗压缩但不恢复原长——平衡减弱改变但不消除改变
控制变量法
前几页我们设计了多组实验——每组只改一个条件而其他不变。这不是随手安排,而是化学实验设计的核心方法:控制变量法。
盐、糖、酱油同时加多,不知谁让菜咸;只改一种调料、其他不变,才能判定
对比实验
控制变量法告诉我们'只动一个因素'——但它没说在实验桌上怎么操作。对比实验就是它的具体落地:两支试管并排摆,一支动变量、一支不动,其余一模一样。
病人分组、其余处理一致,只换药剂——疗效差异归因于药物
本节要点
- ✓勒夏特列原理只判断移动方向,不定量——定量需用K
- ✓催化剂改变反应速率,但不改变平衡位置与转化率
- ✓平衡移动方向与转化率变化方向并不总是一致
- ✓控制变量+可观测指标是实验设计的方法论核心
- ✓纯固体、纯液体浓度变化不影响化学平衡
课后思考
先独立思考再看参考答案,三题分别指向回顾、应用与迁移。
参考答案只有温度。K只取决于温度,反映该温度下反应的限度;浓度或压强改变只让平衡点移动,不改变K本身。
参考答案颜色先变深后略变浅(压缩瞬间浓度骤增→变深;平衡正向移动→略变浅,但不会回到原色)。K仅与温度有关,温度不变K不变。
参考答案思路:从正方向(加Fe³⁺)和逆方向(加配位剂消耗Fe³⁺)出发,加入相同催化剂,比较达到平衡所需时间是否相等。若相等即证。