化学平衡移动知识点

一、化学平衡移动的基本概念

1. 定义：当可逆反应达到化学平衡状态后，若改变外界条件（浓度、压强、温度等），使正、逆反应速率不再相等（(v_{\text{正}} \neq v_{\text{逆}})），原平衡状态被破坏，反应体系会在新的条件下逐渐建立新的化学平衡状态，这个过程称为化学平衡的移动。
2. 本质：外界条件改变导致 (v_{\text{正}} \neq v_{\text{逆}})，引起反应体系中各组分的浓度（或百分含量）发生变化。
3. 平衡移动的结果：建立新的平衡，新平衡与原平衡相比，各组分的浓度、百分含量、转化率等可能发生改变，但新平衡状态下仍满足 (v_{\text{正}}' = v_{\text{逆}}' \neq 0)。

二、勒夏特列原理（平衡移动核心规律）

1. 核心内容：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（“减弱”≠“抵消”，仅能缓解条件的改变，无法恢复到原条件）。
2. 适用范围：仅适用于已达到平衡状态的可逆反应，不适用于非平衡体系；仅能判断平衡移动的方向，无法判断平衡移动的速率和程度。
3. 理解要点：
   • “改变的条件”：必须是能影响平衡的条件（浓度、压强、温度），催化剂不影响平衡，不适用该原理；
   • “减弱”：如升高温度，平衡向吸热方向移动，仅能使体系温度略有降低，但最终温度仍高于原平衡温度；增大反应物浓度，平衡正向移动，仅能使反应物浓度略有减小，但最终浓度仍高于原平衡浓度。

三、外界条件对化学平衡的影响（单一条件改变）

（一）浓度对平衡的影响

1. 影响规律：
   • 增大反应物浓度/减小生成物浓度：(v_{\text{正}}) 增大（或 (v_{\text{逆}}) 减小），(v_{\text{正}} > v_{\text{逆}})，平衡正向移动；
   • 减小反应物浓度/增大生成物浓度：(v_{\text{正}}) 减小（或 (v_{\text{逆}}) 增大），(v_{\text{正}} < v_{\text{逆}})，平衡逆向移动。
2. 注意事项：
   • 改变固体、纯液体的用量，因其浓度视为常数，不会影响平衡；
   • 向溶液中加水稀释（适用于溶液中的可逆反应）：若反应前后粒子总数增大，平衡向粒子数增大的方向移动（如 ({\text{Fe}^{3+} + 3\text{SCN}^- \rightleftharpoons \text{Fe(SCN)}_3})，加水稀释平衡逆向移动）；
   • 浓度改变瞬间，速率变化特点：增大反应物浓度，(v_{\text{正}}) 瞬间增大、(v_{\text{逆}}) 瞬间不变；减小生成物浓度，(v_{\text{逆}}) 瞬间减小、(v_{\text{正}}) 瞬间不变。

（二）压强对平衡的影响（仅适用于有气体参与的可逆反应）

1. 压强改变的本质：通过改变容器体积，影响气体的浓度，进而影响平衡（恒容下充入惰性气体，因各气体浓度不变，平衡不移动）。
2. 影响规律：
   • 若反应前后气体分子数不等（(m + n \neq p + q)，以 (m\text{A}(g) + n\text{B}(g) \rightleftharpoons p\text{C}(g) + q\text{D}(g)) 为例）：
     • 增大压强（缩小容器体积）：平衡向气体分子数减小的方向移动；
     • 减小压强（扩大容器体积）：平衡向气体分子数增大的方向移动；
   • 若反应前后气体分子数相等（(m + n = p + q)）：改变压强，(v_{\text{正}})、(v_{\text{逆}}) 同等倍数改变，(v_{\text{正}} = v_{\text{逆}})，平衡不移动。
3. 特殊情况：
   • 恒压下充入惰性气体：容器体积增大，各气体浓度同倍数减小，等效于“减压”，平衡按减压规律移动；
   • 恒容下充入与反应无关的气体（如稀有气体）：总压强增大，但各反应气体的浓度不变，平衡不移动。

（三）温度对平衡的影响

1. 影响本质：温度改变会影响反应的活化能，且对正、逆反应速率的影响程度不同（吸热反应速率受温度影响更大）。
2. 影响规律：
   • 升高温度：(v_{\text{正}})、(v_{\text{逆}}) 均增大，但吸热反应速率增大倍数更大，平衡向吸热反应方向移动；
   • 降低温度：(v_{\text{正}})、(v_{\text{逆}}) 均减小，但放热反应速率减小倍数更小，平衡向放热反应方向移动。
3. 注意事项：温度改变瞬间，正、逆反应速率均发生突变，且平衡常数 (K) 会随之改变（压强/浓度改变不影响 (K)）。

（四）催化剂对平衡的影响

1. 影响规律：催化剂能同等倍数地增大正、逆反应速率（(v_{\text{正}})、(v_{\text{逆}}) 仍相等），平衡不移动。
2. 作用：仅缩短反应达到平衡的时间，不改变平衡状态（各组分浓度、转化率、百分含量等均不变）。

四、多种条件同时改变时的平衡移动判断

1. 基本原则：分别分析每种条件对平衡的影响，若影响方向一致，平衡向该方向移动；若影响方向相反，需结合条件改变的程度、反应特点判断（可通过浓度商 (Q) 与平衡常数 (K) 的大小关系辅助判断）。
2. 示例：对于放热的气体分子数减小的反应（如 ({\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3}) (\Delta H < 0)）：
   • 升高温度（促使平衡逆向）+ 增大压强（促使平衡正向）：若压强增大程度大，平衡可能正向移动；若温度升高程度大，平衡可能逆向移动；
   • 增大反应物浓度（促使平衡正向）+ 升高温度（促使平衡逆向）：可通过计算 (Q) 与 (K) 的大小，判断最终平衡移动方向。

五、平衡移动与转化率的关系

1. 反应物转化率（(\alpha)）：(\alpha = \frac{\text{已转化的反应物的物质的量（或浓度）}}{\text{初始反应物的物质的量（或浓度）}} \times 100%)。
2. 常见规律：
   • 增大某一反应物浓度：该反应物转化率降低，其他反应物转化率升高（如 ({\text{A} + \text{B} \rightleftharpoons \text{C}})，增大 (c(\text{A}))，(\alpha(\text{A})) 减小，(\alpha(\text{B})) 增大）；
   • 对于气体分子数减小的反应，增大压强：反应物转化率均升高；
   • 对于气体分子数增大的反应，增大压强：反应物转化率均降低；
   • 升高温度：若正反应吸热，反应物转化率升高；若正反应放热，反应物转化率降低。

六、补充技巧

（一）惰性气体对平衡的详细影响（分场景）

条件类型	充入惰性气体的影响	平衡移动方向
恒温恒容	总压强增大，各反应气体浓度不变	不移动
恒温恒压	容器体积增大，各反应气体浓度同倍数减小	等效于减压，按减压规律移动
绝热恒容	若惰性气体不参与热交换，体系温度不变；若参与，需结合温度变化判断	温度不变则不移动，温度变化则按温度规律移动

（二）平衡移动的“先拐先平”规律（图像分析）

在温度/压强-时间图像中，“先拐”的曲线对应温度更高/压强更大，可结合曲线拐点判断平衡移动方向：

• 温度越高，反应达到平衡时间越短（曲线先拐）；
• 压强越大，反应达到平衡时间越短（曲线先拐）。

（三）勒夏特列原理的拓展应用

适用于所有动态平衡体系（如电离平衡、水解平衡、溶解平衡等），例如：

• 向醋酸溶液中加水，电离平衡正向移动（减弱 (c(\text{H}^+)) 减小的趋势）；
• 向饱和氯化钠溶液中通入HCl气体，溶解平衡逆向移动（析出NaCl晶体，减弱 (c(\text{Cl}^-)) 增大的趋势）。

（四）平衡移动的定量判断（(Q-K) 法）

无论单一条件还是多条件改变，均可通过计算改变条件后的 (Q) 与 (K) 比较：

• (Q < K)：平衡正向移动；
• (Q = K)：平衡不移动；
• (Q > K)：平衡逆向移动。 （注：温度改变时需先计算新温度下的 (K)，再与 (Q) 比较）