影响化学平衡的因素

大家好，今天这节课我们要一起来学习影响化学平衡的因素。

首先来回顾一下化学平衡的建立过程。当反应未开始的时候，V正和微粒、V逆均等于零，当反应开始未达到平衡的时候，正反应速率大于逆反应速率，正向反应一段时间之后，会发现正反应速率和逆反应速率相等，我们就认定它达到了化学平衡状态，由此建立了化学平衡。当外界条件发生改变的时候，我们会测得正反应速率和逆反应的速率也发生改变，但是变化的程度不同，也就是说这个时候正反应速率和逆反应速率不再相等，那么反应就会向着正向或者是逆向。

发生移动一定时间之后，又重新达到正反应速率和逆反应速率的相等状态，也就是建立了一个新的化学平衡状态。从旧的化学平衡状态向新的化学平衡状态建立的这个过程，我们称之为化学平衡移动。也就是说从最开始的正反应速率和逆反应速率不相等的不平衡状态，逐渐达到两者速率相等的化学平衡的动态状态。我们的问题是哪些因素能够通过改变化学反应速率来使化学平衡发生移动的？这个问题就要反馈到哪些因素能够影响化学反应速率。通过上节课的学习，我们知道温度、浓度、压强、催化剂和表面积都可以影响，那么这五个因素都可以使化学平衡发生移动吗？

接下来我们就要开始探索，首先来看浓度对化学平衡的影响。教材当中为我们提供了一个实验所用到的用品和操作步骤，如图所示，这个实验涉及到的原理是三价铁离子和硫氰根发生反应，产生红色的硫氰化铁。

实验步骤如图所示，我们会发现a试管保持红色，因为它是一个空白的对照实验，而b试管加入铁粉后，溶液会逐渐变浅，c试管溶液会逐渐加深，下面我们要进行分析。解释：b试管加入铁粉之后，其实是发生了屏幕上方显示的一个化学反应，三价铁离子的浓度减小，使得硫氰化铁的浓度也减小，溶液颜色变浅，也就是化学平衡向着逆反应的方向在发生着移动。而c试管加入了硫氢化钾溶液之后，使得硫氰根的浓度变大，那么硫氰化铁的浓度也增大，溶液颜色加深，说明化学平衡向着正反应的方向发生了移动。

好，我们重新来看一下关于平衡移动的定义，它指的是在一定条件下，当可逆反应达到旧的平衡状态之后，外界条件一旦发生改变。旧的平衡被破坏，平衡体系的物质组成也会随之改变，直到达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程就叫做化学平衡的移动。实验证明，在其他条件保持不变的情况下，增大反应物的浓度或者是减小生成物的浓度，平衡向着正反应方向进行，反之是同样的道理。

在等温的条件下，一个已经达到化学平衡的反应改变浓度的过程当中，我们可以利用浓度熵和化学平衡常数的大小关系来判断化学平衡发生的移动。这一部分内容在我们前面的课程当中也提及过，下面我们再来重述一下，当q等于k的时候，肯定反应处于一个化学平衡的状态，当q小于k的时候，说明化学平衡向正反应方向移动，直到达成新的平衡状态，反之亦然。

第二个因素，我们要来研究压强对化学平衡的影响，这个实验采用的是注射器，利用到的原理是二氧化氮和四氧化二氮的平衡体系，我们知道二氧化氮是红棕色的气体，而四氧化二氮是无色的气体。

当体系压强减小的时候，我们可以让活塞由一处拉到二处，那气体的颜色是先变浅又逐渐变深。如果体系压强变大，活塞由二处推到一处，我们会发现气体的颜色先变深又变浅，这是为什么呢？其实当我们把注射剂的活塞向外拉的过程当中，体积是在增大的，浓度变小了，所以混合气的颜色是先变浅，这是由浓度引起的，而后变深是因为平衡向着双重二氧化氮的方向在移动，因此颜色变深。反之原理相同。

对于有气体参加的可逆反应，当达到平衡的时候，保持其他条件不变，加压或者是减小容器的体积，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动，反之亦然。如果反应前后气体的总体积没有发生变化，那么无论是加压还是血压都不会使华为平衡方程移动。这里需要提示的是，固态或者是纯液态的物质，它的体积受压强的影响很小，可以忽略不计。

拓展：我们会观察到有两种不同的情况，第一种是容器的体积不变，像这个平衡体系当中充入无关气体、压气或者是氮气，我们会发现平衡不发生移动。第二种特殊的情况是保持这个气容器的压强不变，向体系中冲入无关的气体、压气或氮气，会发现平衡向左移动，这是为什么呢？注意冲入惰性气体恒压的状况下会造成体积增大，分压减小等效于减压，而恒容的这种状况下，总压虽然在增大，但是各组分的浓度是不变的，分压不变那就相当于压强不变。

第三个因素，我们要来研究温度对化学平衡的影响。采用的实验装置如图所示，实验原理依然是四氧化二氮和二氧化氮的平衡体系。

已知这是一个放热的过程，将它们分别放入冷水和冰水中，观察到热水中的混合气体红棕色加深，而冰水中气体红棕色变浅。这是因为保持其他条件不变，升温平衡会向着吸热反应的方向移动，而降温平衡会向着放热反应的方向发生移动，这些都是由实验结果引起的。大量的实验事实也在证明，其他温度保持不变的情况下，升温会向着化学平衡、向吸热反应的方向移动，反之亦然。