4.4　化學平衡的移動

化學反應達到平衡時，宏觀上反應不再進行，但是在微觀上正、逆反應仍在進行，并且兩者的速率相等。影響反應速率的外界因素，如濃度、壓力和溫度等對化學平衡也同樣產生影響。當外界條件改變時，向某一方向進行的反應速率大于相反方向進行的速率，平衡狀態被破壞，直到正、逆反應速率再次相等，此時系統的組成已發生了變化，建立起與新條件相適應的新的平衡。像這樣因外界條件的改變使化學反應從一種平衡狀態到另一種平衡狀態的過程，叫做化學平衡的移動。

影響平衡的因素有濃度、壓力、溫度等。催化劑能縮短反應達到平衡的時間，但不能使化學平衡移動。

4.4.1　濃度對化學平衡的影響

根據任意狀態下Q與的相對大小關系，可判斷平衡移動的方向。溫度一定時，增加反應物的濃度或減小生成物的濃度，，平衡向正反應方向移動；相反減小反應物的濃度或增加生成物的濃度，，平衡向逆反應方向移動；平衡時，。

濃度雖然可以使化學平衡發生移動，但它不能改變標準平衡常數的數值，因為在一定的溫度下，是一定的。

仍以例4-2的反應為例討論濃度對平衡的影響。在某溫度下該反應的。

CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）　　

某溫度下達到平衡時：

c（CO）=c（H2O）=0.02mol·dm-3　　

c（CO2）=c（H2）=0.015mol·dm-3　　

平衡時已轉化掉的c（CO）為0.015mol ·dm-3，

若其他條件不變，只是向平衡體系中加H2O（g），使c（H2O）=1mol·dm-3。試判斷平衡移動的方向，并求重新平衡時CO的轉化率。

平衡因濃度的改變而被破壞時，Qc發生變化

Qc==　　

Qc=0.01125　　

平衡將右移

CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）　　

　　　　　t0　 0.02　　　1　　　　 0.015　 0.015

　　　　　t　 0.02-x　 1-x　　 0.015+x 0.015+x

解得

x=0.00495（mol·dm-3）　　

轉化率（CO）=×100%=99%　　

若從c（CO）=0.02mol·dm-3算起，第一次平衡時，轉化率為75%。而此時轉化率=×100%=99.75%。

改變濃度將使平衡移動，增加一種反應物的濃度，可使另一種反應物的轉化率提高。這是工業上一項重要措施。

4.4.2　壓力對化學平衡的影響

對于有氣體參與的化學反應來說，同濃度的變化相似，分壓的變化也不改變標準平衡常數的數值，只能使反應商的數值改變。只有Q≠ ，平衡才有可能發生移動。由于改變系統壓力的方法不同，所以改變壓力對平衡移動的影響要視具體情況而定。

（1）部分物種的分壓的變化

對于定溫定容條件下的反應，增大（或減?。┮环N（或多種）反應物的分壓或減小（或增大）一種（或多種）產物的分壓，能使反應商減?。ɑ蛟龃螅?，導致（或），平衡向正（或逆）方向移動。這種情形與上述濃度變化對平衡移動的影響是一致的。

（2）體積改變引起壓力的變化

對于有氣體參與的化學反應來說，反應系統體積的變化能導致總壓和各物種分壓的變化。例如：

aA（g）+bB（g） gG（g）+hH（g）　　

平衡時：

當定溫下將反應系統壓縮至1/x（x＞1） 時，系統的總壓力增大到x倍，相應各組分的分壓都同時增大到x倍，此時反應商為：

對于∑νB（g）＞0的反應，即為氣體分子數增多的反應，此時，，平衡向逆方向移動，或者說平衡向氣體分子數減小的反應方向移動，即向減小壓力的方向移動。

對于∑νB（g）＜0的反應，即為氣體分子數減少的反應，此時，，平衡向正方向移動，或者說平衡向氣體分子數減小的反應方向移動，即向減小壓力的方向移動。

對于∑νB（g）=0的反應，在反應前后氣體分子數不變的反應，恒溫壓縮或恒溫膨脹時，，平衡不發生移動。

對于∑νB（g）≠0的反應，在反應前后氣體分子數變化的反應，恒溫壓縮時，系統的總壓力增大，平衡向氣體分子數減小的反應方向移動，即向減小壓力的方向移動；恒溫膨脹時，系統的總壓力減小，平衡向氣體分子數增多的反應方向移動，即向增大壓力的方向移動。

（3）惰性氣體的影響

惰性氣體為不參與化學反應的氣態物質，通常為H2O（g）、N2（g） 等。

①若某一反應在惰性氣體存在下已達到平衡，仿照上述體積改變引起壓力變化的情形，將反應系統在定溫下壓縮，總壓增大，各組分的分壓也增大。由于惰性氣體的分壓不出現在Q和的表達式中，只要∑νB（g）≠0，平衡同樣向氣體分子數減小的方向移動，即向減小壓力的方向移動；恒溫膨脹時，系統的總壓減小，各組分的分壓也減小，平衡向氣體分子數增多的反應方向移動，即向增大壓力的方向移動。

②對恒溫恒壓下達到平衡的反應，引入惰性氣體，為了保持總壓不變，可使系統的體積相應增大。在這種情況下，各組分氣體分壓相應減小相同倍數，若 ∑νB（g）≠0，，平衡向氣體分子數增多的方向移動。

③對恒溫恒容下達到平衡的反應，加入惰性氣體，系統的總壓力增大，但各反應物和產物的分壓不變，，平衡不發生移動。

綜上所述，壓力對化學平衡移動的影響，關鍵在于各反應物和產物的分壓是否改變，同時要考慮反應前后氣體分子數是否改變?；九袚匀皇?span id="b33wgu3" class="italic">Q與的相對大小關系。

4.4.3　溫度對化學平衡的影響

濃度和壓力對化學平衡的影響是通過改變系統的組成，使Q改變，但是并不改變。溫度對化學平衡的影響則卻是從改變標準平衡常數而產生。

將

和

聯立，得

上式可變為

不同溫度T1、T2時，分別有等式

　　 （1） 　　

　　 （2） 　　

這里，近似地認為 和 不隨溫度變化。（2）-（1）得

　或　　　

對于吸熱反應，＞0 ，溫度升高即T2＞T1 ，增大即＞，平衡正向移動，即平衡向吸熱反應方向移動；若溫度降低即T2 ＜T1， 減小即＜，平衡逆向移動，即平衡向放熱反應方向移動。

對于放熱反應，＜0，溫度升高即T2＞T1，減小即＜ ，平衡逆向移動，即平衡向吸熱反應方向移動；若溫度降低即T2＜T1，增大即＞，平衡正向移動，即平衡向放熱反應方向移動。

式中，、分別為溫度為T1和T2時的標準平衡常數；為可逆反應的標準摩爾焓變。利用上述公式可以進行關于、T和反應熱的計算，可以看出，溫度對的影響與有關。

例4-3　已知N2（g）+3H2（g）2NH3（g） 　　=-92.2kJ·mol -1 （放熱）

試判斷隨著溫度升高平衡移動的方向。

解：T升高，減小，平衡向吸熱反應（逆反應）的方向移動。

總之，在平衡系統中，溫度升高，平衡總是向吸熱方向移動；反之，降低溫度，平衡總是向放熱方向移動。

小結：

①濃度對化學平衡的影響　提高反應物濃度，平衡向正反應方向移動，但不變。

②壓力對化學平衡的影響　提高總壓力，平衡向氣體分子總數減小的反應方向移動，但不變。

③溫度對化學平衡的影響　溫度升高，平衡向吸熱反應方向移動，且改變。

④催化劑對化學平衡的影響　使用（正）催化劑能同等程度地提高正、逆反應的速率，縮短達到平衡所需時間，但不能使平衡移動，也不會改變平衡常數值。

勒夏特里（Le ChateLier）原理

改變平衡體系的條件之一，如溫度、壓力或濃度，平衡就向減弱這個改變的方向移動——勒夏特里原理。勒夏特里原理不僅使用于化學平衡系統，也使用于相平衡系統。勒夏特里原理只使用于已處于平衡狀態的系統，而不使用于未達到平衡狀態的系統。如果某系統處于非平衡態且，反應向正方向進行。若適當減少反應物的濃度或分壓，同時仍然維持，反應方向是不會因這種減少而改變的。