勒夏特列原理和化学平衡常数的关系
李金洲 河北磁县第一中学 磁县 056500
【摘要】：应用勒夏特列原理可以解释许多平衡移动问题，但解释中可能会出现一些问题。本文通过对化学平衡常数的分析，用化学平衡常数来分析平衡怎样移动，就两者之间的关系加以说明，不足之处望指正。
【关键词】：勒夏特列原理 平衡移动原理 平衡常数 高考试题
勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个因素（如浓度、压强或温度等），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动，又称平衡移动原理。勒夏特列原理不仅适用于化学平衡，也适用于物理平衡过程，它可用于物态平衡、溶解平衡、沉淀溶解平衡，电离平衡和络合平衡等过程。但实际上，我们应用勒夏特列原理时，不是 “单个因素”的改变，而往往有两个或两个以上的因素同时改变的情况，这种情况下勒夏特列原理对每个条件来说仍然适用，但平衡实际移动的方向是多个条件综合影响的结果。可能其他一些因素因为互相联系而发生变化，以至于我们不能准确的判断平衡移动。
如：对于在密闭体系中发生的化学反应CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）；△H＞0在一定温度下达到平衡，我们思考几个问题：1、增加反应物CO的浓度，平衡怎样移动？ 2、缩小容器体积，平衡怎么移动？3、升高温度的话，平衡又怎样移动？
我们教师在应用勒夏特列原理来解释上述问题时，思路是：1、CO浓度增加，减弱这种改变，平衡正向移动；2、缩小容器体积，压强增加，方程式两边气体前后系数和相等，平衡不移动；3、升高温度，减弱这种改变，向吸热反应方向移动，即正向移动。但我们是否考虑过浓度、压强、温度三者的内在关系，因为体系压强与浓度和温度三者满足克拉伯珑方程pV=nRT，如果我们改变浓度或者温度的话，压强必然也要改变，这样至少造成两个因素的同时改变。虽然我们可以用勒夏特列原理得到正确结果，但这些结果有时会让人产生一种怀疑，结果对吗？同时勒夏特列原理只能定性的判断平衡移动，对于平衡移动进行到什么程度（反应物浓度减少到多少或生成物浓度增加到多少）的判断就显得无能为力。
什么是平衡常数？对于可逆反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋Dd（g），在一定温度下，无论反应物的起始浓度如何，将各物质的物质的量浓度代入以下表达式，得到的结果是一个定值：K=（固体、水溶液中的水的浓度可视为定值1），我们把K称作平衡常数。K值越大，表示反应进行得越完全；K值越小，表示反应进行得越不完全；但温度不同时，K值不同。
在一定温度下，同时改变反应物和生成物浓度、压强时，我们计算出的K′与该温度下的K比较：当K′＞K时，化学平衡将向逆反应方向移动；K′＝K时，化学平衡不移动；K′＜K时，化学平衡将向正反应方向移动。
利用上面反应方程式，我们用平衡常数来作一下分析：⑴、当我们增加反应物A、B浓度或减少C、D浓度时，得到的K′＜K时，则化学平衡向正反应方向移动；减少反应物A、B浓度或增加C、D浓度时，得到的K′＞K时，则化学平衡向逆反应方向移动。⑵、当我们缩小容器体积，体积变为V′，则K′==K，由于﹥1， 当（c+d）﹥（a+b），则 [来源:学科网ZXXK]
K′＞K时，化学平衡将向逆反应方向移动；当（c+d）＝（a+b），K′＝K时，化学平衡不移动；（c+d）﹤（a+b），则K′﹤K时，化学平衡将向正反应方向移动。若增大容器体积，我们也可以用上面的方法判断出平衡怎样移动。⑶、升高温度，平衡可能正向移动也可能逆向移动，需要根据具体的数据、结合反应速率方程和阿仑尼乌斯经验式来分析，当K变大时，则平衡是正向移动，反之，则逆向移动。
我们通过平衡常数K定量分析，当增加反应物浓度或减少生成物浓度时，平衡正向移动而不用考虑压强的变化；增加压强时，考虑气体前后系数大小就可以，而不用考虑浓度的变化；改变温度时，要考虑K值的变化，而不用去考虑浓度、压强的变化。[来源:学科网ZXXK]
通过上面分析，我想这应该是勒夏特列原理内容对平衡常数、怎样移动的简洁概括，另外我们要正确的理解勒夏特列原理，不应该只看单个因素的改变而忽视了勒夏特列原理抓住了影响移动的一些主要因素，但我们在应用时，也要注意一些问题。
下面我们通过2010年海南高考化学试题第14题（修改）来加以说明，高炉炼铁过程中发生的主要反应为Fe2O3(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g) 已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：请回答下列问题：
[来源:学+科+网Z+X+X+K]
温度/℃[来源:学科网ZXXK]
1000
1150
1300
平衡常数
4.0[来源:学,科,网]
3.7
3.5
(1)该反应的平衡常数表达式
K=_____________，
△H________0(填“>”、“<”或“=”)；
解析：K==,温度升高以后，K值变小，则说明平衡向逆反应方向移动，升高温度向吸热方向移动，所以逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，则△H<0。
(2)欲提高过程中CO的平衡转化率，可采取的措施是_____________。
A．减少Fe的量 B．增加Fe203的量 C．移出部分C02
D．提高反应温度 E．减小容器的容积 F．加入合适的催化剂
解析：如果提高CO的平衡转化率，则平衡正向移动，平衡常数K不变时，促使平衡正向移动的是浓度和压强变化，正向移动的话应该是增加反应物浓度或减少生成物浓度，C对；升高温度，K减小，则平衡是逆向移动的，所以不能提高CO的平衡转化率，D错；使用催化剂不改变平衡常数，平衡不移动，F错。只选C
(3)若在1000℃时，把CO浓度提高一倍，则此条件下CO的平衡转化率与原来的大小比较？解析：如果我们用勒夏特列原理来分析的话，增加CO浓度，平衡正向移动，平衡转化率提高，这就是我们经常犯错的一个地方，化学反应进行方向和平衡移动方向搞混，另外遇到关于定量的问题，我们最好用平衡常数来解，这一问我们用平衡常数可以解得，CO的平衡转化率都为0.8。
【参考书目】
曹锡章，宋天佑，王杏乔．无机化学．北京:高等教育出版社，1994.307～327.
【点此下载】