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高中二~高中三年级 (16-18岁)

平衡的移动

Le Chatelier's Principle

勒夏特列原理指出,当浓度、压力或温度等外部条件改变时,平衡会向抵消该变化的方向移动。 增加反应物浓度则向正反应移动,升高压力则向气体摩尔数较少的一侧移动。 只有温度会改变平衡常数K本身,催化剂不改变平衡位置,只缩短到达时间。 在这一页,你可以改变浓度和压力,亲眼看平衡向哪边移动。

直觉导入 — 自然趋向恢复平衡
💡 类比:跷跷板的平衡
①平衡状态 = 跷跷板水平
②一侧加重?→ 反侧抬升
③自然向'抵消'外部变化的方向移动
④打开汽水冒泡:压力↓ → CO₂释放
⑤即'勒夏特列原理'
浓度变化与平衡移动
0
浓度效应
[反应物] ↑ → 正反应进行 → 生成物 ↑
向消耗增多物质的方向移动
🔍 为何向该方向移动?
①[A]增 → 反应商Q小于K
②Q < K → 正反应加快、生成物增多
③[A]减 → Q > K → 逆反应
④核心:反应总是朝Q = K的方向进行
压力变化与平衡移动
2
压力效应
P ↑ → 向气体摩尔数少的一侧移动
通过减少摩尔数抵消压力升高
💡 温度变化的效果
①T↑ → 向吸热方向移动(吸热以降低温度)
②T↓ → 向放热方向移动
③核心:温度变化会改变K值本身!
④浓度·压力变化不改变K,只有温度改变K
催化剂与平衡
🔍 催化剂不会移动平衡
①催化剂:同等加快正逆反应
②仅缩短到达平衡的时间
③K值不变 — 平衡位置不变
④加入惰性气体(恒容):总压↑但分压不变 → 平衡不变
例题演练
例题 1
N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) 平衡中升高压力,平衡向哪个方向移动?
1
勒夏特列原理:压力↑ → 向气体摩尔数较少的一侧移动(抵消压力增加)。
2
反应物侧 4 mol(1+3)vs 生成物侧 2 mol → 向摩尔数较少的生成物(正反应)侧移动。
正反应方向(生成 NH₃ 一侧)
压力↑ → 向总气体摩尔数减少的一侧。两侧摩尔数相等时压力变化不移动平衡。
例题 2
正反应放热(ΔH<0)的平衡中升高温度,移动方向与 K 值变化如何?
1
温度↑ → 向吸热方向(吸热=逆反应)移动。
2
向逆反应移动使生成物减少,故 K 减小(只有温度改变 K)。
向逆反应移动,K 减小
只有温度改变 K。放热反应温度↑则逆反应 → K↓,温度↓则正反应 → K↑。
总结
勒夏特列原理核心
外部变化 → 平衡向抵消该变化方向移动
体系对浓度·压力·温度变化的响应
高考类型变式
下列哪项操作不会移动平衡 N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g) 的平衡位置?
升高温度
减小容器体积以升高压力
加入更多 NO₂
加入催化剂
移走 N₂O₄
④ 加入催化剂
1
催化剂等同地加快正逆反应速率,仅缩短达到平衡的时间。
2
平衡位置与 K 不变,故④不移动平衡。
🎯 考试重点
①浓度↑ → 向消耗该物质的方向移动
②压力↑ → 向气体摩尔数少的方向移动
③温度↑ → 向吸热方向移动(K值变化!)
④催化剂:平衡位置不变,仅缩短时间
⑤加入惰性气体(恒容):平衡不变
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