用自制教具演示实验帮助理解化学平衡移动原理

陈海涛

(江苏省昆山陆家高级中学 215331)

一、问题的提出

化学平衡是高中化学中的基础理论之一，是培养学生“宏观辨识与微观探析”、“ 变化观念与平衡思想”等学科核心素养的重要知识载体.化学平衡移动原理(被人们称为勒夏特列原理)：改变影响化学平衡的一个因素，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动.由于该概念抽象，要求学生有一定的抽象思维能力和想象能力才能理解，对学生要求较高.针对这一难点，如果能将化学平衡移动原理(即勒夏特列原理)形象化、具体化，在大脑中形成一个行之有效的模型，不但能理解原理所指的变化实质，还能激发学生的想象能力，增强学生的学习兴趣.

平衡移动原理对所有的动态平衡都适用, U型管中液面的变化正好能够表现出平衡移动原理.由此我用U型管、分液漏斗、导管、活塞、小烧杯等设计了一个的平衡移动原理演示实验，能充分体现出平衡移动原理中“减弱这种改变”这个关键点.应用到教学中收到了很好的效果.

二、教具的制作

取一个包装箱内拆出的较大的高密度EPS泡沫(电器等包装箱内都有)，用美工刀裁成“凸”形作为底座，侧面粘贴一个方形薄木板或ABS塑料板.将U形管(左右两端各有一个支管)、两个单孔塞、两个分液漏斗、导管、活塞、两个小烧杯组装成如图1所示的装置.在方形薄木板或ABS塑料板中间开一个方形的孔作为观察窗，从正面只能通过观察窗看见U形管，看不到胶塞和支管等.在观察窗两侧各有一把刻度尺，能上下移动并固定，方便调节刻度板最长线和液面对齐.刻度尺刻度为每小格对应U形管内1mL液体.实验时在背面操作.正面图如图2.

三、实验原理

开始时U形管内左右两边品红溶液液面相平，将此时U形管内两液面相平看做化学平衡状态，如图1.,只打开活塞b，关闭活塞a、c、d，向分液漏斗B中注入10mL的品红溶液，U形管左右两端液面都上升，但由于左端液面上方空气是封闭的，液面上升后液面上方压强变大，导致左端液面升高得比右端液面升高的少，左端减弱了液面的升高.能观察到右端加入10mL红色溶液，右端液面升高约9mL，左端液面升高约1 mL.能形象的理解成“右端加入10mL红色溶液左端应升高5mL，但只升高了1mL，减弱了液面的升高.”

开始时U形管内左右两边品红溶液液面相平，将此时U形管内两液面相平看做化学平衡状态，如图1.从活塞a、b、c、d均关闭的状态打开活塞b和d，放出10mL的品红溶液到小烧杯中，由于左端液面上方空气是封闭的，液面下降后液面上方压强小于右端液面大气压，导致左端液面下降得比右端液面少.可以观察到左端液面下降约1 mL，右端下降约9mL.能形象的理解成“放出10mL红色溶液左端应下降5mL，但只下降了1mL，减弱了液面的下降.

四、演示过程

打开活塞和b，关闭活塞c和d.从分液漏斗A注入品红溶液.调节刻度板，使U形管两端液面位于刻度板最长线位置.将此时U形管内两液面相平看做化学平衡状态.下面分4步演示实验.

1.仅仅打开活塞b，其余活塞均关闭.向分液漏斗B中加入10mL品红溶液，从正面(见图2)可以观察到左端液面升高约9mL，右端液面升高约1 mL.相当于增大左端浓度，平衡向能使浓度减小的右端移动，但没有完全移动过去.即增大反应物浓度，平衡向浓度减小的正反应方向移动，但没有完全移动过去，只是减弱了增大的结果.

2.反之，仅仅打开活塞a，其余活塞均关闭.向分液漏斗A中加入10mL品红溶液，从正面(见图2)可以观察到右端液面升高约9mL，左端液面升高约1 mL.相当于增大右端浓度，平衡向左端移动.即增大生成物的浓度，平衡向浓度减小的逆反应方向移动，但没有完全移动过去，只是减弱了增大的结果.

3.打开活塞a和b，关闭活塞c和d.调节刻度板，使U形管两端液面位于刻度板最长线位置.关闭活塞b,打开活塞a，再打开活塞c放出约10 mL品红溶液后关闭，从正面(见图2)可以观察到U形管右端液面下降的比左边多很多.相当于减小右端浓度，平衡向能使右端浓度浓度增大的右方移动.即减小生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，但没有完全移动过去，只是减弱了浓度减小的结果.

4.同理，打开活塞a和b，关闭活塞c和d.调节刻度板，使U形管两端液面位于刻度板最长线位置.关闭活塞a,打开活塞b，再打开活塞d放出约10 mL溶液后关闭，可以观察到U形管左端液面下降的比右端多很多.相当于减小左端浓度，平衡向能使左端浓度增大的左方移动.即减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动，但没有完全移动过去，只是减弱了浓度减小的结果.

由于平衡移动原理概念的复杂性和抽象性，帮助学生概念性地理解化学平衡的动态本质一直是化学平衡教学的重难点.通过演示实验观察U形管内品红溶液液面的变化，在头脑中形成一个行之有效的模型，能更好的理解平衡移动原理，能培养学生“宏观辨识与微观探析”、“ 变化观念与平衡思想”等学科核心素养.能引导学生注意身边的生活现象和化学的联系，加深学生对知识的理解，激发学生学习兴趣.