化学平衡实验演示装置

◆湖南省汨罗市第一中学 吴鹏赛 卢佳

高中化学（人教版）选择性必修1第二章的第2 节化学平衡实验中，压强对化学平衡的影响的实验设计主要表现为：在其他条件不变的情况下，增大压强使化学平衡向气体体积缩小的方向移动，NO2气体在被压缩后颜色会先变深再变浅。但在实际操作中，从观察NO2颜色的变化中较难判断NO2气体分子数量的变化，当两者达到平衡时，NO2颜色反而较被压缩前略深一些。因此，学生较难通过颜色的变化判断化学平衡移动的方向。

图1 教材中压强对化学平衡的影响实验

为使学生更好地理解化学平衡移动原理，我们设计了一款操作简单、现象明显的化学平衡实验演示装置。

一、所需材料

KT 板1 块（50 cm×65 cm），U 形管，推拉手柄，容量50 mL 的玻璃注射器2个，长10 cm的橡胶管2根，橡胶塞2个，玻璃管2 根，PVC 卡片，紫红色CCl4碘溶液，NO2和N2O4混合气体，等等。

二、装置制作

1.将KT 板裁剪成50 cm×65 cm 大小的背板，用4 块55 cm×10 cm×10 cm大小的KT 板黏合成装置的底座，固定背板。

2.在背板左边安装一个U 形管，并用3 块PVC 卡片固定。U 形管设置为可活动的，便于盛装液体。在背板的右上角安装2 个玻璃注射器，用PVC卡片和活动开关将其固定。

3.将2 个玻璃注射器与同步推拉手柄连成一体，用2 根10 cm 长的橡胶管、2 个橡胶塞和2 根玻璃管分别将其与U 形管的两端连接。

图2 改进后的平衡实验演示装置

三、实验步骤与原理

将本装置放在展示桌面上，往U形管中倒入CCl4碘溶液，U 形管中溶液液面齐平，表示其两端所受压力相等。让注射器分别吸入等体积的NO2和N2O4混合气体以及空气，轻推手柄同步改变注射器中气体的体积，观察U形管内液面的变化情况。

在吸有NO2和N2O4混合气体的注射器内，存在如下平衡：2NO2N2O4。推动同步手柄给两个注射器内的气体进行加压处理，使其体积改变，吸入空气的注射器内空气的总物质的量不变，而吸入NO2和N2O4混合气体的注射器中混合气体的总物质的量减少。由于U 形管两边气体所受压力变化值不同，导致与吸入NO2和N2O4混合气体的注射器相连的U 形管一端的液面上升，拉动同步手柄时液面下降。这样，我们就可通过观察U 形管内液面的变化来判断化学平衡的移动方向。

四、实验结论

对于有气体参与的可逆反应，当达到平衡且在其他条件不变的情况下，减小容器的容积使压强增大，会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动。增大容器的容积使压强减小，会使平衡向气体体积增大的方向移动。化学反应后气体总体积没有变化的可逆反应，增大或减小压强都不会使化学平衡发生变化。

五、创新点

改进后的化学平衡实验演示装置操作简单，演示实验的现象明显，学生可以通过观察U 形管中液面的变化情况来判断化学平衡的移动方向，更直观地理解压强对化学平衡的影响，教学效果良好。

为确保实验顺利进行，在操作时应确保整套仪器气密性的良好，使两个注射器的体积变化同步进行。