当处于平衡的系统的某个条件被改变时,平衡位置会朝着抵消这个改变的方向移动。你可以用它预测生成物的量是增加还是减少。题目通常会明确写出改变,例如“压强增大”,所以任务就是把一条规则用在正确的方程式上。
这是可逆反应与化学平衡的核心技能。请查看 Cambridge IGCSE Chemistry 0620 官网的最新说明,并向老师确认你的路线要求预测哪些情况。
三条规则
| 改变 | 平衡位置移向…… |
|---|---|
| 增大某物质的浓度 | 消耗该物质的一边 |
| 减小某物质的浓度 | 生成更多该物质的一边 |
| 增大压强(气体) | 气体分子数较少的一边 |
| 减小压强(气体) | 气体分子数较多的一边 |
| 升高温度 | 吸热方向 |
| 降低温度 | 放热方向 |
催化剂出现在这里只是为了被排除:它不会使平衡位置移动。这会在区分速率变化与平衡位置中说明。
如何逐步应用
- 写出配平的方程式,带状态符号和正反应的能量符号。
- 找出题目指定的改变:浓度、压强或温度。
- 选择对应的规则。 压强要数两边的气体分子数;温度要找出吸热方向。
- 说出方向:“向生成物方向”或“向反应物方向”。
- 说出后果:所问物质的量或产率如何变化。
例题
二氧化硫与氧气可逆地生成三氧化硫。正反应放热。
2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g)
预测对平衡位置的影响:(a) 增大压强,(b) 升高温度,(c) 加入更多氧气。
(a) 压强。 左边气体分子数:2 + 1 = 3。右边:2。压强增大有利于气体分子数较少的一边。平衡位置向生成物方向移动,所以生成更多 SO₃。
(b) 温度。 正反应放热,所以逆反应吸热。温度升高有利于吸热方向。平衡位置向反应物方向移动,所以 SO₃ 减少。
(c) 氧气。 更多 O₂ 意味着反应物浓度增大。系统会消耗它,所以平衡位置向生成物方向移动,生成更多 SO₃。
注意 (a) 和 (b) 的推动方向相反。这正是工业需要折中的原因,也是描述产率与速率的折中的主题。
需要留意的错误
一个常见失误是在气体分子数相等时仍用压强规则。
错误答案: “对于 H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g),增大压强使平衡向生成物方向移动,因为压强规则这么说。”
两边都是 2 个气体分子,压强规则无从判断。
更正:先数。左边 1 + 1 = 2 个气体分子,右边 2 个。改变压强在这里不会使平衡位置移动,不过它仍可能改变达到平衡的快慢。
自我检测
1. 对于 N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g),增大压强时平衡位置会怎样?
查看答案
左边:1 + 3 = 4 个气体分子。右边:2。压强增大有利于气体分子数较少的一边,所以平衡位置向生成物方向移动,生成更多 NH₃。
2. 对于 N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g),正反应吸热。冷却混合物对 NO₂ 的量有什么影响?
查看答案
冷却有利于放热方向,在这里就是逆反应。平衡位置向 N₂O₄ 方向移动,所以 NO₂ 的量减少,混合物颜色变浅。
3. 在平衡 H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g) 中,额外加入氢气。平衡位置向哪个方向移动?
查看答案
额外的 H₂ 使反应物浓度增大。系统会消耗它,所以平衡位置向生成物方向移动,生成更多 HI。
接下来学什么
下一节区分速率变化与平衡位置处理这个主题里最常见的混淆。你可以用方程式配平推理训练器练习方程式部分。
如果一遇到没见过的方程式,你的预测就像在猜,线上一对一化学补习的老师可以用新的例子和你一起建立检查清单。