普通化学/化学平衡/勒沙特列原理

勒沙特列原理

勒沙特列原理指出，当处于动态平衡的系统以某种方式受到干扰时，该系统将通过化学或物理变化来响应，以恢复新的平衡状态。

有几种变化会影响系统的平衡位置

• 浓度
• 压力/体积
• 温度

浓度

如果系统中的浓度发生变化，勒沙特列原理预测平衡位置将发生移动以最小化变化。

$CO(g)+H_{2}O(g)\rightleftharpoons CO_{2}(g)+H_{2}(g)$

例如，假设上述反应处于平衡状态。添加更多反应物（$CO(g)$ 和 $H_{2}O(g)$）会扰乱平衡系统，因为它会提高反应物浓度。然后该系统会生成更多的产物（$CO_{2}(g)$ 和 $H_{2}(g)$）并将减少反应物浓度以再次获得平衡。该系统现在处于新的平衡位置，并且已经最小化了产生的变化。

上面的例子表明，增加平衡系统中的反应物有利于产物，因为该系统会生成更多的产物并减少反应物的量。下表显示了平衡系统对浓度变化的响应

浓度变化	系统响应
增加反应物	有利于产物
减少反应物	有利于反应物
增加产物	有利于反应物
减少产物	有利于产物

压力/体积

如果系统中的一些物质是气体，改变其分压与改变其浓度相同。

如果体积增加，则总压力降低（反之亦然）。考虑反应 A + B → 3C。每两摩尔反应物有 3 摩尔产物。产物侧的压力高于反应物侧。因此，如果压力增加（或体积减小），平衡将向低压侧移动。产物将被消耗（通过逆反应），并且将形成反应物。

如果压力降低（或体积增加），平衡将向高压侧移动。

温度

浓度、压强和体积的变化会影响平衡位置，但平衡常数 K_eq 不会改变。这些变化可以使用平衡表达式以及已知的 K_eq 值和浓度来计算。

然而，温度会改变 K_eq 的值。当给出 K 的值时，也会给出温度，因为 K 依赖于温度。

温度升高将有利于反应的吸热 (吸热) 方向。温度降低将有利于反应的放热 (放热) 方向。

例如，以下反应是强放热的

$2{\hbox{H}}_{2}+{\hbox{O}}_{2}\to 2{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}$

由于它是放热的，你可以这样思考

$2{\hbox{H}}_{2}+{\hbox{O}}_{2}\to 2{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}+heat$

在室温下，该反应的 K_eq 为 3.2 x 10⁸¹。如果该反应在非常高的温度下发生，会发生什么？生成的产物会减少（或者如果温度足够高，逆反应会发生），K_eq 会变小。如果该反应在非常低的温度下发生，会发生什么？生成的产物会增加，K_eq 会变大。