论文部分内容阅读
摘要：对中学教材《化学反应原理》中的一道习题答案提出异议，认为如果外界条件对正反应速率和逆反应速率的影响出现不一致，则应指明所比较的速率的类型和比较的时间段。同时对原题提出了修改建议。
关键词：化学反应速率；课本习题；习题解答
文章编号：1008-0546（2015）04-0065-01 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2015.04.024
人教版《化学反应原理》§2-2中有一道涉及外界条件对化学反应速率影响的习题[1]：
在一密闭容器中充入1mol H2和1mol I2，压强为p（Pa），并在一定温度下使其发生反应：H2（g） I2（g）=2HI（g） ΔH<0。保持容器内气体压强不变，向其中加入1mol H2（g）和1mol I2（g），反应速率 ，理由是 。
与教材相配套的教师教学用书中所提供的答案[2]是：反应速率“不变”，理由是：“在一定温度和压强下，气体体积与物质的量成正比，反应物的物质的量增大一倍，容器的容积增大一倍，反应物的浓度没有变化，所以，反应速率不变”。
绝大部分师生持有这种观点，并认为的v-t图如图1：
这种观点比较的是第一次平衡和再次充入反应物后达到平衡时的反应速率。虽然两次平衡是等效的，但两次平衡之间如果经历过“v（正）≠v（逆）”的过程（即化学平衡的移动），则这样的比较就不符合实际。如果将“恒压下充入反应物”的过程分为两步：待原反应达到平衡后，先保持恒容，向其中加入1mol H2（g）和1mol I2（g），平衡向正反应方向移动，达到平衡后，再将容器容积扩大到原来的2倍，这次平衡没有移动。但总的结果是“平衡向正反应方向移动了”，既然平衡移动了，反应速率怎么会“不变”呢？
假设容器容积为1L，反应进行到t1时刻达到平衡，两种反应物都消耗了a mol，则平衡常数K=4a2/（1-a）2；到了 t2时刻再充入反应物各1mol，则容器的容积变为2L，因浓度商Qc = 4a2/（2-a）2v（逆），到t3时刻再次达到平衡，v-t图如图2。
由于两次平衡之间经历的t2-t3时间段内v正≠v逆的，所以应该比较t1-t2和t2-t3这两个相连时间段内的速率，但由于这两个时间段内正、逆反应速率的变化不一致，因此两种速率应分开比较： t2-t3时间段与t1-t2时间段相比较，正反应速率增大，逆反应速率减小。再次达到的平衡与原平衡相比较，各速率均对应相等。
化学平衡的移动过程和达到的新平衡与原平衡相比较，正反应速率和逆反应速率的变化往往具有一致性，即“同增”或“同减”。如对上述反应而言，达到平衡后若升高温度，平衡移动过程与原平衡比较，正反应速率和逆反应速率都增大；再次达到的平衡与原平衡比较，也是正反应速率增大和逆反应速率都增大。所以，笼统的说“升高温度，化学反应速率增大”。但化学平衡的移动过程（v正≠v逆）与化学平衡的移动结果（v正=v逆≠0）与原平衡相比较，会出现各相应速率的变化不一致的情况，此时应明确指出比较的时间段和速率的类型。
综上所述，建议对原题作如下修改：
在一密闭容器中充入1mol H2和1mol I2，压强为p（Pa），并在一定温度下使其充分反应达到下列平衡：H2（g） I2（g）[?]2HI（g） ΔH<0。保持容器内气体压强不变，再向其中加入1mol H2（g）和1mol I2（g），此时，正反应速率 、逆反应速率 ，再次达到的平衡与原平衡相比较，反应速率 。
参考文献
[1] 宋心琦主编.普通高中课程标准试验教科书·化学反应原理（选修4）[M].北京：人民教育出版社，2007：24.
[2] 何少华等.普通高中课程标准试验教科书·化学反应原理（选修4）教师教学用书[M].北京：人民教育出版社，2007：38
关键词：化学反应速率；课本习题；习题解答
文章编号：1008-0546（2015）04-0065-01 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2015.04.024
人教版《化学反应原理》§2-2中有一道涉及外界条件对化学反应速率影响的习题[1]：
在一密闭容器中充入1mol H2和1mol I2，压强为p（Pa），并在一定温度下使其发生反应：H2（g） I2（g）=2HI（g） ΔH<0。保持容器内气体压强不变，向其中加入1mol H2（g）和1mol I2（g），反应速率 ，理由是 。
与教材相配套的教师教学用书中所提供的答案[2]是：反应速率“不变”，理由是：“在一定温度和压强下，气体体积与物质的量成正比，反应物的物质的量增大一倍，容器的容积增大一倍，反应物的浓度没有变化，所以，反应速率不变”。
绝大部分师生持有这种观点，并认为的v-t图如图1：
这种观点比较的是第一次平衡和再次充入反应物后达到平衡时的反应速率。虽然两次平衡是等效的，但两次平衡之间如果经历过“v（正）≠v（逆）”的过程（即化学平衡的移动），则这样的比较就不符合实际。如果将“恒压下充入反应物”的过程分为两步：待原反应达到平衡后，先保持恒容，向其中加入1mol H2（g）和1mol I2（g），平衡向正反应方向移动，达到平衡后，再将容器容积扩大到原来的2倍，这次平衡没有移动。但总的结果是“平衡向正反应方向移动了”，既然平衡移动了，反应速率怎么会“不变”呢？
假设容器容积为1L，反应进行到t1时刻达到平衡，两种反应物都消耗了a mol，则平衡常数K=4a2/（1-a）2；到了 t2时刻再充入反应物各1mol，则容器的容积变为2L，因浓度商Qc = 4a2/（2-a）2
由于两次平衡之间经历的t2-t3时间段内v正≠v逆的，所以应该比较t1-t2和t2-t3这两个相连时间段内的速率，但由于这两个时间段内正、逆反应速率的变化不一致，因此两种速率应分开比较： t2-t3时间段与t1-t2时间段相比较，正反应速率增大，逆反应速率减小。再次达到的平衡与原平衡相比较，各速率均对应相等。
化学平衡的移动过程和达到的新平衡与原平衡相比较，正反应速率和逆反应速率的变化往往具有一致性，即“同增”或“同减”。如对上述反应而言，达到平衡后若升高温度，平衡移动过程与原平衡比较，正反应速率和逆反应速率都增大；再次达到的平衡与原平衡比较，也是正反应速率增大和逆反应速率都增大。所以，笼统的说“升高温度，化学反应速率增大”。但化学平衡的移动过程（v正≠v逆）与化学平衡的移动结果（v正=v逆≠0）与原平衡相比较，会出现各相应速率的变化不一致的情况，此时应明确指出比较的时间段和速率的类型。
综上所述，建议对原题作如下修改：
在一密闭容器中充入1mol H2和1mol I2，压强为p（Pa），并在一定温度下使其充分反应达到下列平衡：H2（g） I2（g）[?]2HI（g） ΔH<0。保持容器内气体压强不变，再向其中加入1mol H2（g）和1mol I2（g），此时，正反应速率 、逆反应速率 ，再次达到的平衡与原平衡相比较，反应速率 。
参考文献
[1] 宋心琦主编.普通高中课程标准试验教科书·化学反应原理（选修4）[M].北京：人民教育出版社，2007：24.
[2] 何少华等.普通高中课程标准试验教科书·化学反应原理（选修4）教师教学用书[M].北京：人民教育出版社，2007：38