勒夏特列原理

勒夏特列原理（又称平衡移动原理）是一个定性预测化学平衡点的原理，^[1]  主要内容为： 在一个已经达到平衡的反应中，如果改变影响平衡的条件之一（如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。^[2] 

比如一个可逆反应中，当增加反应物的浓度时，平衡要向正反应方向移动，平衡的移动使得增加的反应物浓度又会逐步减少；但这种减弱不可能消除增加反应物浓度对这种反应物本身的影响，与旧的平衡体系中这种反应物的浓度相比而言，还是增加了。

在有气体参加或生成的可逆反应中，当增加压强时，平衡总是向体积缩小的方向移动，比如在N₂+3H₂ ⇌2NH₃这个可逆反应中，达到一个平衡后，对这个体系进行加压，比如压强增加为原来的两倍，这时旧的平衡要被打破，平衡向体积缩小的方向移动，即在本反应中向正反应方向移动，建立新的平衡时，增加的压强即被减弱，不再是原平衡的两倍，但这种增加的压强不可能完全被消除，也不是与原平衡相同，而是处于这两者之间。

勒夏特列原理的应用可以使某些工业生产过程的转化率达到或接近理论值，同时也可以避免一些并无实效的方案（如高炉加碳的方案），其应用非常广泛。

勒夏特列（1850-1936），1850年10月8日出生于法国巴黎的一个化学世家。他的祖父和父亲都从事跟化学有关的事业和企业，当时法国许多知名化学家是他家的座上客。因此，他从小就受化学家们的熏陶，中学时代他特别爱好化学实验，一有空便到祖父开设的水泥厂实验室做化学实验。1875年，他以优异的成绩毕业于巴黎工业大学，1887年获博士学位，随即升为化学教授，1907年还兼任法国矿业部长，在第一次世界大战期间出任法国武装部长，1919年退休。

勒夏特列是一位精力旺盛的法国科学家，他研究过水泥的煅烧和凝固、陶器和玻璃器皿的退火、磨蚀剂的制造以及燃烧、玻璃和炸药的发展等问题。

勒夏特列一生发现、发明众多，最主要的成就是发现了平衡原理，即勒夏特列原理。这一原理不仅适用于化学平衡，而且适用于一切平衡体系，如物理、生理甚至社会上各种平衡系统。此外，勒夏特列还发明了热电偶和光学高温计，高温计可顺利地测定3000℃以上的高温。他还发明了乙炔氧焰发生器，迄今还用于金属的切割和焊接。

勒夏特列特别感兴趣的是科学和工业之间的关系，以及怎样从化学反应中得到最高的产率。他因于1888年发现了“勒夏特列原理”而闻名于世界。

勒夏特列不仅是一位杰出的化学家，还是一位杰出的爱国者。当第一次世界大战发生时，法兰西处于危急中，他担任了武装部长的职务，为保卫祖国而战斗。

勒夏特列原理是涉及平衡问题中最重要的一个原理。几乎所有的平衡移动的问题都可以用勒夏特列原理来解释和判断。正确应用的前提是熟练地掌握原理的本质和内涵，以及熟知各种情况。

增加某一反应物的浓度，则反应向着减少此反应物浓度的方向进行，即反应平衡向正反应方向移动进行。减少某一生成物的浓度，则反应向着增加此生成物浓度的方向进行，即反应平衡向正反应方向移动进行。反应速率及产率也会因为对外界因素系统的影响而改变。

这可以用氢气和一氧化碳生成甲醇的平衡演示：

CO + 2H₂⇌ CH₃OH 假设我们增加体系中一氧化碳的浓度。应用勒夏特列原理，可以预见到甲醇的量会增加以使得一氧化碳的量减少。如果增加体系中的一种物质，平衡体系会倾向于减少这种物质的反应。相反地，减少一种物质会使得体系去加强生成这种物质的反应。此观察结果可以用碰撞学说解释。随着一氧化碳浓度的提升，反应物之间的有效碰撞次数增加，使得正反应速率增加，生成更多产物。即便是从热力学角度看难以产生的产物，如果该产物不断从体系中移去的话最终产物仍能获得。

升高反应温度，则反应向着减少热量的方向进行，即放热反应逆向进行，吸热反应正向进行；降低温度，则反应向着生成热量的方向的进行，即放热反应正向进行，吸热反应逆向进行。

在判断温度对于平衡的影响时，应当把能量变化视为参加反应的物质之一。例如，如果反应是吸热反应，即ΔH>0时，热量被视为反应物，置于方程式左边；反之，当反应为放热反应。即N₂+3H₂⇌2NH₃ ΔH = −92kJ/mol，可以改写成2 NH₃⇌N₂ + 3 H₂ ΔH =+ 92KJ/mol

　　该反应是放热反应；如果温度降低，平衡将会右移以产生更多热量，使氨气的产量增加。在实际应用，如哈伯法合成氨的过程，即使高温会降低产率，温度仍被设定为较高值以保证反应的速率快速。

在放热反应中，温度的增加会导致平衡常数K的值减小；反之，吸热反应的K值随温度增加而增加。

压力同样仍是朝消除改变平衡因素的方向进行反应。增加某一气态反应物的压强，则反应向着减少此反应物压强的方向进行，即反应向正方向进行。减少某一气态生成物的压强，则反应向着增加此生成物压强的方向进行，即反应向正方向进行。反之亦然。

以着名的哈伯法制氨反应为例：

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) 反应的左边和右边的系数不一样，所以当平衡后压力突然增加，反应会朝向气体系数和气体体积较小的方向进行。在此例中也就是朝向增加NH₃的方向进行。反之如果平衡后压力突然减小，反应会朝向气体系数和气体体积较大的方向进行，故每两分子NH₃将会分解成一分子N₂和三分子H₂。

但是当气体反应物和气体生成物的系数和相同时系统平衡则不受外界的压力改变而变。如一氧化碳与水在高温下反应形成二氧化碳和氢气的反应：

CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g) 不论外部压力如何改变，将不会影响平衡的移动。

惰性气体（也叫稀有气体）的影响：影响压力的因素若是因为加了惰性气体（即稀有气体）如果生成物为气体，且反应前后体积变化，此时相当于减少了浓度，反应继续正向进行。

若是加了在化学式中的气体，会以浓度来影响化学平衡的左右。

仅改变反应进行的速率，不影响平衡的改变，即对正逆反应的影响程度是一样的。

从以上的分析可知：通常出现的一些情形都在勒夏特列原理的范围之内。因此，当我们遇到涉及平衡移动的问题时，只要正确运用勒夏特列原理来分析，都可以得出合适的答案的。

勒夏特列原理的英文表述：Every system in stable chemical equilibrium submitted to the influence of an exterior force which tends to cause variation either in it s temperature or condensation (pressure, concentration, number of molecules in the unit of volume), in its totality or only in some of it s parts, can undergo only those interior modifications change of temperature, or of condensation, of a sign contrary to that resulting from the exterior force.

此表述可翻译如下：

任何稳定化学平衡系统承受外力的影响，无论整体地还是仅仅部分地导致其温度或压缩度（压强、浓度、单位体积的分子数） 发生改变，若它们单独发生的话，系统可以做内在的调节，使温度或压缩度发生变化，该变化与外力引起的改变是相反的。

1．知识点：

（1）可逆反应　化学平衡的概念

（2）化学平衡状态的特征：逆、动、等、定、变、同

（3）勒夏特列原理

2．化学平衡状态的标志

（1）同一物质的V_正=V_逆≠0;

（2）反应混合物中各组分的百分含量保持不变。

（3）相关物理量不再随反应时间的改变而改变。

3．平衡移动方向的判断：V_正>V_逆正向移动；V_正<>_逆逆向移动；V_正=V_逆

4．等效平衡

（1）恒温恒容条件下的可逆反应，①若新平衡与原平衡投料相等即原子守恒，则新平衡与原平衡等效；②若该可逆反应反应前后气体体积不变，则投料比相等，平衡亦等效。

（2）恒温恒压条件下的可逆反应，投料比相等，平衡等效。

（3）采用极端分析法判断投料或投料比是否相等。

5．解图像题思路

（1）看清图像：一看纵横坐标意义；二看曲线变化趋势；三看起点、折点、终点；四看相关量的关系。

（2）联想规律，准确推断。通过联想外界条件对化学反应速率，化学平衡的影响规律，挖掘图像中蕴含的化学意义。仔细分析，得出正确结论。

勒夏特列原理解题分析：

（1）若增大反应物的浓度，平衡移动的结果应使反应物的浓度减小，即只能向正反应方向移动.

（2）若增大平衡体系的压强，平衡移动的结果应使体系的压强减小，即平衡向气体体积减小方向移动.

（3）若升高温度，平衡移动的结果应使体系的温度降低，即平衡向吸热方向移动.

（4）若加水稀释，溶液中的平衡体系应向微粒数目增加方向移动.例如：

CH₃COOH⇌CH₃COO^- +H⁺

加水后，单位体积内平衡体系中的总微粒数目减少，平衡应向微粒数目增加方向移动，即向电离方向移动，所以温度一定时，浓度越小，电离度越大，盐类水解平衡亦如此.

（5）原理中平衡向"减弱"这种改变的方向移动，"减弱"是指不能消除这种改变的全部影响.例如：

N₂+3H₂⇌2NH₃ ΔH =-Q

1）当压强由200atm增至400atm，平衡将向正反应方向移动，会使达到新平衡时压强小于400atm，但不可能低于200atm，即新平衡时体系压强200atm<>

2）当温度由100°C升高至200°C时，平衡向吸热方向（逆反应方向）移动，使温度低于200°C，但应高于100°C.

勒夏特列原理的解题应用：

1）将Cl₂通入饱和食盐水中，试解释：

1、在饱和食盐水中溶解度降低的原因；

2、有晶体析出的原因.

解析：

1、Cl₂为非极性分子，在水中加NaCl增强溶液的极性，故Cl₂溶解度降低；

又因为Cl₂+H2O⇌HCl+HClO平衡，增大[Cl^-]，平衡向逆向移动，有利于Cl₂逸出.

2、饱和食盐水中存在平衡NaCl(s)⇌Na⁺+Cl^-,Cl₂和H₂O反应生成HCl，增大Cl^-浓度，使NaCl的溶解平衡向逆向移动，故有晶体析出.

(2)

在固定容积的密闭容器中，A和B发生下列反应A(s)+2B(g)=C(g) △h= Q kJ/mol（Q>0），在一定条件下达到下列平衡.若升高温度，则达到平衡后混合气体的（ ）

A.平均式量增大

B.平均式量减小

C.密度增大

D.密度减小

解析：

升高温度，平衡正向移动，混合气体的总质量增大，总物质的量减小，所以平均式量增大；又因为体积不能变，所以混合气体的密度增大，选AC