勒夏特列原理

簡(jiǎn)介

勒夏特列原理（又稱平衡移動(dòng)原理）是一個(gè)定性預(yù)測(cè)化學(xué)平衡點(diǎn)的原理，主要內(nèi)容為： 在一個(gè)已經(jīng)達(dá)到平衡的反應(yīng)中，如果改變影響平衡的條件之一（如溫度、壓強(qiáng)以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度），平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。

比如一個(gè)可逆反應(yīng)中，當(dāng)增加反應(yīng)物的濃度時(shí)，平衡要向正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡的移動(dòng)使得增加的反應(yīng)物濃度又會(huì)逐步減少；但這種減弱不可能消除增加反應(yīng)物濃度對(duì)這種反應(yīng)物本身的影響，與舊的平衡體系中這種反應(yīng)物的濃度相比而言，還是增加了。

在有氣體參加或生成的可逆反應(yīng)中，當(dāng)增加壓強(qiáng)時(shí)，平衡總是向壓強(qiáng)減小的方向移動(dòng)，比如在N2+3H2 ?2NH3這個(gè)可逆反應(yīng)中，達(dá)到一個(gè)平衡后，對(duì)這個(gè)體系進(jìn)行加壓，比如壓強(qiáng)增加為原來的兩倍，這時(shí)舊的平衡要被打破，平衡向壓強(qiáng)減小的方向移動(dòng)，即在本反應(yīng)中向正反應(yīng)方向移動(dòng)，建立新的平衡時(shí)，增加的壓強(qiáng)即被減弱，不再是原平衡的兩倍，但這種增加的壓強(qiáng)不可能完全被消除，也不是與原平衡相同，而是處于這兩者之間。

應(yīng)用

勒夏特列原理的應(yīng)用可以使某些工業(yè)生產(chǎn)過程的轉(zhuǎn)化率達(dá)到或接近理論值，同時(shí)也可以避免一些并無實(shí)效的方案（如高爐加碳的方案），其應(yīng)用非常廣泛2。

濃度改變

增加某一反應(yīng)物的濃度，則反應(yīng)向著減少此反應(yīng)物濃度的方向進(jìn)行，即反應(yīng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)進(jìn)行。減少某一生成物的濃度，則反應(yīng)向著增加此生成物濃度的方向進(jìn)行，即反應(yīng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)進(jìn)行。反應(yīng)速率及產(chǎn)率也會(huì)因?yàn)閷?duì)外界因素系統(tǒng)的影響而改變。

這可以用氫氣和一氧化碳生成甲醇的平衡演示：CO + 2H2? CH3OH。假設(shè)我們?cè)黾芋w系中一氧化碳的濃度，應(yīng)用勒夏特列原理，可以預(yù)見到甲醇的量會(huì)增加以使得一氧化碳的量減少。此觀察結(jié)果可以用碰撞學(xué)說解釋，隨著一氧化碳濃度的提升，反應(yīng)物之間的有效碰撞次數(shù)增加，使得正反應(yīng)速率增加，生成更多產(chǎn)物。

溫度改變

升高反應(yīng)溫度，則反應(yīng)向著減少熱量的方向進(jìn)行，即放熱反應(yīng)逆向進(jìn)行，吸熱反應(yīng)正向進(jìn)行；降低溫度，則反應(yīng)向著生成熱量的方向的進(jìn)行，即放熱反應(yīng)正向進(jìn)行，吸熱反應(yīng)逆向進(jìn)行。

在判斷溫度對(duì)于平衡的影響時(shí)，應(yīng)當(dāng)把能量變化視為參加反應(yīng)的物質(zhì)之一。例如，如果反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，即ΔH>0時(shí)，熱量被視為反應(yīng)物，置于方程式左邊；反之，當(dāng)反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即ΔH<0時(shí)，熱量被視為反應(yīng)物，置于方程式右邊。在放熱反應(yīng)中，溫度的增加會(huì)導(dǎo)致平衡常數(shù)K的值減??；反之，吸熱反應(yīng)的K值隨溫度增加而增加。

壓力改變

壓力同樣仍是朝消除改變平衡因素的方向進(jìn)行反應(yīng)。增加某一氣態(tài)反應(yīng)物的壓強(qiáng)，則反應(yīng)向著減少此反應(yīng)物壓強(qiáng)的方向進(jìn)行，即反應(yīng)向正方向進(jìn)行。減少某一氣態(tài)生成物的壓強(qiáng)，則反應(yīng)向著增加此生成物壓強(qiáng)的方向進(jìn)行，即反應(yīng)向正方向進(jìn)行。反之亦然。

以著名的哈伯法制氨反應(yīng)為例：N2(g) + 3H2(g) ? 2NH3(g)。反應(yīng)的左邊和右邊的系數(shù)不一樣，所以當(dāng)平衡后壓力突然增加，反應(yīng)會(huì)朝向氣體系數(shù)和氣體體積較小的方向進(jìn)行，在此例中也就是朝向增加NH3的方向進(jìn)行。反之如果平衡后壓力突然減小，反應(yīng)會(huì)朝向氣體系數(shù)和氣體體積較大的方向進(jìn)行，故每?jī)煞肿覰H3將會(huì)分解成一分子N2和三分子H2。

但是當(dāng)氣體反應(yīng)物和氣體生成物的系數(shù)和相同時(shí)系統(tǒng)平衡則不受外界的壓力改變而變，如一氧化碳與水在高溫下反應(yīng)形成二氧化碳和氫氣的反應(yīng)：CO2(g) + H2(g) ?CO(g) + H2O(g)。不論外部壓力如何改變，將不會(huì)影響平衡的移動(dòng)。

惰性氣體（稀有氣體）的影響：

1、若反應(yīng)前后不允許容器體積變化，則反應(yīng)物與生成物濃度不變，壓強(qiáng)同時(shí)增加，反應(yīng)平衡不變。

2、若反應(yīng)前后允許容器體積變化，加入惰性氣體后容器體積增大，此時(shí)相當(dāng)于減少了反應(yīng)物與生成物的濃度，反應(yīng)繼續(xù)向氣體摩爾量多的一側(cè)進(jìn)行。

若是加了在化學(xué)式中的氣體，會(huì)以濃度來影響化學(xué)平衡的左右。

催化影響

僅改變反應(yīng)進(jìn)行的速率，并不影響平衡的改變，即對(duì)正逆反應(yīng)的影響程度是一樣的。