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三、化学平衡的移动
第二章　第二节　化学平衡
假如你是合成氨工厂的化学工程师，请利用所学知识，思考采取哪些措施可以提高合成氨的产率？
引入：继续上节课对合成氨反应的研究
化学平衡状态的特征
③动：(特点)动态平衡，反应仍在进行（v(正)= v(逆) ≠0）
②等：(内在本质)v(正)= v(逆)
①逆: (研究对象)可逆反应
④定：(外在标志)当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)保持不变
⑤变：(发展)外界条件改变，原平衡可能被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即 发生化学平衡的移动。
复习回顾
思考1：建立化学平衡状态的根本是什么？
可逆反应的ν正=ν逆
思考2：如何理解条件改变，原平衡被破坏？
通过改变条件，使ν正≠ν逆
1）概念：在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态后，如果改变反应条件，平衡状态被破坏，化学体系的物质组成也会随着改变，直至达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。
研究对象：
已建立平衡状态的体系
平衡移动的本质原因：
v正≠ v逆
三、化学平衡的移动
b加入少量铁粉
实验现象:
a对照组
红色加深
红色变浅
将 5 mL 0.015 mol·L-1 KSCN 溶液和 5 mL 0.005 mol·L-1 FeCl3 溶液混合,平衡后均分在a、b、c三支试管中
c滴入4滴 1 mol·L-1 KSCN 溶液
实验2-1
C(SCN-)↑ 红色变深 平衡向正向移动
C(Fe3+)↓ 红色变浅 平衡向逆向移动
增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动；减小反应物的浓度，平衡向逆反应方向移动。
2）、影响化学平衡移动的条件
1.浓度的变化对化学平衡的影响
实验结论：
在一定温度下，其它条件不变时
改变条件 K变化 Q变化 Q与K比较 平衡移动方向
增加反应物浓度 不变 变小 Q减小反应物浓度 不变 变大 Q>K 逆向移动
增大生成物浓度 不变 变大 Q>K 逆向移动
减小生成物浓度 不变 变小 Q浓度的改变导致浓度商的改变,但K不变,使Q≠K,从而导致平衡移动。
注意：浓度的改变不一定会使化学平衡发生移动。
（多种物质浓度同时改变而使Q=K时，平衡不移的情况是存在的，一般不讨论）
理论分析:
图像分析:
增大反应物浓度
v (A正)
v (A逆)
增大生成物浓度
v'A正＝v'A逆
v正＝v逆
v (A逆)
v (A正)
v'A正＝v'A逆
减小反应物浓度
减小生成物浓度
v (A逆)
v (A正)
v (A逆)
v (A正)
v'A正＝v'A逆
v'A正＝v'A逆
C反↑ 瞬v正↑、v逆未变 v正＞v逆 正移
C生↓ v逆瞬↓、v正未变 v正＞v逆 正移
C生↑ v逆瞬↑、v正未变 v正＜v逆 逆移
C反↓ v正瞬↓、v逆未变 v正＜v逆 逆移
谁大向谁移；
谁在上向谁移
t1瞬间曲线出现连贯点
【归纳】
在可逆反应达到平衡时,在其他条件不变的情况下:
(1)增大c(反应物)或减小c(生成物),平衡向正反应方向移动。（对着干）
(2)减小c(反应物)或增大c(生成物),平衡向逆反应方向移动。 （对着干）
平衡移动的方向是为了减弱外界的改变,但并不能完全抵消。
①对平衡体系中的固态和纯液态物质，浓度可看作一个常数，增加或减小固态或液态纯净物的量并不影响ν正、ν逆的大小，所以化学平衡不移动。
【注意】
②“浓度对化学平衡移动的影响”中的“浓度”是指与反应有关的气体或溶液中实际参加反应的离子的浓度。如FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，若增加Cl-或k+的浓度，对化学平衡无影响。
③工业生产中，常通过适当增大成本较低的反应物的浓度来提高成本较高的反应物的转化率，以降低生产成本。
①增大低成本反应物的浓度(投入量)，提高高成本原料的转化率，以降低生产成本；
②及时分离产物，提高原料的转化率。
【思考】合成氨工业中重要一步是: N2+3H2 2NH3该反应在一定条件下达平衡时，为提高H2的转化率，从浓度角度分析可采取什么措施？
增大N2浓度(投入量)或及时分离出NH3
红棕色 无色
实验现象：
气体颜色先变深，后变浅，最终比原来深
气体颜色先变浅，后变深，最终比原来浅
课本P38实验2—2
2.压强的变化对化学平衡的影响
化学平衡的移动能削弱压强改变给可逆反应所带来的影响，但并不能完全抵消。
2NO2(g) N2O4(g)
在其他条件不变时：
①增大压强，化学平衡向气体体积缩小的方向移动：
②减小压强，化学平衡向气体体积增大的方向移动：
③对于反应前后气体分子数目不变的反应，改变压强平衡不移动：
【归纳】
平衡移动的方向是为了减弱外界的改变,但并不能完全抵消。
提醒　①压强对平衡移动的影响：只适用于有气体参与的反应。对于只涉及固体或液体的反应，压强的影响不予考虑。
②压强能否使化学平衡发生移动，要看压强改变是否使浓度发生改变，从而使v正′≠v逆′。
v (正)
v (逆)
v'正＝v'逆
v正＝v逆
v (逆)
v (正)
v'正＝v'逆
v'正＝v'逆
图像分析:
增大压强
v'正＝v'逆
v (正)
v (逆)
v'正＝v'逆
v正＝v逆
v (逆)
v (正)
v'正＝v'逆
减小压强
2NO2(g) N2O4(g)
2NH3(g) N2(g) + 3H2 (g)
H2(g)+I2(g) 2HI(g)
t1瞬间都是断点或点重合
【学以致用】你能解释以下生活中的现象吗？
CO2+H2O H2CO3
热水
冷水
3.温度对化学平衡的影响
实验2-3
2NO2 (g) N2O4(g) △H=－56.9KJ/mol
红棕色 无色
实验现象：
热水中混合气体颜色变深；冰水中混合气体颜色变浅
实验结论：
在其他条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，平衡向放热反应的方向移动。
平衡移动的方向是为了减弱外界的改变,但并不能完全抵消。
对于放热反应来说，升高温度使K减小，Q>K，平衡向吸热方向 (逆反应方向)移动。
对于吸热反应来说，升高温度使K增大，Q温度 323K 398K 463K
浓度平衡常数 56 .9 44.6 35.7
在不同温度下的平衡常数如下:
理论分析:
已知2NO2 (g) N2O4(g) △H=－56.9KJ/mol
红棕色 无色
正反应是吸热反应
v (正\吸)
v (逆\放)
v'正＝v'逆
v正＝v逆
v (逆\吸)
v (正\放)
v'正＝v'逆
图像分析:
正反应是放热反应
正反应是吸热反应
v (正\吸)
v (逆\放)
v'正＝v'逆
v正＝v逆
v (逆\吸)
v (正\放)
v'正＝v'逆
正反应是放热反应
温馨提示：升高温度，正逆反应速率都增大；
降低温度，正逆反应速率都减小。
t1瞬间都是断点
升吸降放
升高温度
降低温度
1.改变温度对吸热、放热反应的速率改变程度不同：
反应体系升温时， 平衡向吸热反应方向移动；
反应体系降温时， 平衡向放热反应方向移动；
【归纳】
【练习】现有两个可逆反应，其平衡常数与温度的关系如下图所示，试问反应（1）和（2）分别对应哪个图像？
（1）N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) △H＜0
（2）C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) △H＞0
“化学平衡常数”与温度关系曲线
平衡常数
温度
a
b
关节炎是因为在关节滑液中形成了尿酸钠晶体，尤其是在寒冷季节易诱发关节疼痛，其化学机理如下：
①HUr(尿酸)＋H2O Ur－(尿酸根离子)＋H3O＋，
②Ur－(aq)＋Na＋(aq) NaUr(s)。
下列对反应②的叙述正确的是(　　)
A．正反应为吸热反应 B．降低温度，平衡向逆反应方向移动
C．正反应为放热反应 D．升高温度，平衡向正反应方向移动
C
【练习】
1）加催化剂对反应的正逆反应速率改变程度相同：
(正)= (逆) ，故平衡向不移动
2）加催化剂不改变反应的Q与K：
Q=K ，故平衡向不移动
讨论分析
4.催化剂对化学平衡的影响
外界条件的改变 化学平衡的移动方向
浓度 增大反应物浓度 / 减小生成物浓度 向正反应方向移动
减小反应物浓度 / 增大生成物浓度 向逆反应方向移动
温度 升高温度 向吸热反应方向移动
降低温度 向放热反应方向移动
压强 反应前后气体分子总数改变 增大压强 向气体分子总数减小的方向移动
减小压强 向气体分子总数增大的方向移动
反应前后气体分子总数不变 改变压强 平衡不移动
催化剂 使用催化剂 平衡不移动
小结：影响化学平衡的因素（其他条件不变）：
模型建构
化学平衡移动分析的思维模型
改变条件
若反应速率不变（如容积不变时充入不参加反应的气体）
改变条件
改变程度相同
（v正=v逆）
改变程度不同
（v正≠v逆）
使用催化剂
气体体积不变的反应，改变压强
浓度变化
压强变化
温度变化
平衡移动
平衡不移动
如果改变影响平衡的一个因素（如温度、压强及参加反应的物质的浓度），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。这就是勒夏特列原理，也称化学平衡移动原理。
三、勒夏特列原理
浓度
化学平衡Ⅰ
平衡浓度为C0
瞬间增大浓度
反应不平衡
瞬间浓度为10C0
化学平衡移动
化学平衡Ⅱ平衡浓度为9C0
压强
化学平衡Ⅰ
平衡压强为P0
瞬间增大压强
反应不平衡
瞬间压强为10P0
化学平衡移动
化学平衡Ⅱ平衡压强为9P0
温度
化学平衡Ⅰ
平衡温度为T0
瞬间增大温度
反应不平衡
瞬间温度为10T0
化学平衡移动
化学平衡Ⅱ平衡温度为9T0
结果：只能减弱改变的程度
但是不能抵消这种改变
方向：对着干 结果：干不过 （微弱减弱）
t2时增大反应物浓度
c(反应物)
c(生成物)
t2瞬间增大反应物浓度
t2
t3
t1
t2瞬间生成物浓度不变
c
t
图像分析
t2时减小生成物浓度
c(反应物)
c(生成物)
t2瞬间反应物浓度不变
t2
t3
t1
t2瞬间生成物浓度减小
c
t
看图技巧：
改变条件瞬间，曲线对应特点：
出现连贯点，则是物质浓度发生改变；
都是断点，则是温度改变或是压强改变；
出现点重合，则是使用催化剂或是反应前后气体系数不变的反应中压强改变。
举例：请翻看前面各因素的图像分析
化学平衡图像

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