化学平衡移动的勒夏特列原理的得出
在有气体参加、有气体生成而且反应前后气体分子数变化的反应中,在其他条件不变时,增大压强(指压缩气体体积使压强增大),平衡向气体体积减小方向移动;减小压强(指增大气体体积使压强减小),平衡向气体体积增大的方向移动。 例如:在反应(g)---2(g)中,假定开始时N2O4的浓度为1mol/L,NO2的浓度为2mol/L,化学平衡常数K=2^2/1=4;体积减半(压强变为原来的2倍)后,N2O4的浓度变为2mol/L,NO2的浓度变为4mol/L,化学平衡常数K变为4^2/2=8,化学平衡常数K增大了,所以就要向减少反应产物(NO2)的方向反应,即有更多的NO2反应为N2O4,减少了气体体积,压强渐渐与初始状态接近.
注意:恒容时,充入不反应的气体如稀有气体导致的压强增大不能影响平衡. 在其他条件不变时,升高温度平衡向吸热反应方向移动,降低温度平衡向放热方向移动。
以上三种因素综合起来就得到了勒夏特列原理(Le Chatelier's principle)即平衡移动原理:
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强、温度),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。 催化剂只能缩短达到平衡所需时间,而不能改变平衡状态(即百分组成)
可用勒夏特列原理定性地说明浓度对化学平衡的影响——增加反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向生成物方向移动,增加生成物浓度或减小反应物浓度,平衡向反应物方向移动。
利用化学平衡的概念,对比化学平衡常数K和J大小,可以判断系统中的反应混合物是否达到平衡,以及平衡将向哪个方向移动。即:J 〉K,平衡向左移动;J〈 K,平衡向右移动;J = K,达到平衡状态。这一关系式被称为化学平衡的质量判据,是与上面的能量判据相对应的。为便于记忆,可缩写为:
J K
自然,我们作此判断时假设反应不存在动力学的障碍。若系统的动力学性质不明,以上判断仅为反应方向的预测。