恒温恒容下气体反应达平衡移动方向

恒温恒容下气体反应达平衡移动方向
问题：恒温恒容，单一气体反应物和气体产物的反应达到化学平衡状态，当增加一种物质浓度时，平衡移动方向如何判定？
例：恒温恒容，向已达平衡的N2O4(g) 2NO2(g)反应体系中继续加入N2O4气体，请问该反应平衡移动的方向？
A、平衡正向移动
B、平衡逆向移动
这个问题通常会有两种看法：
(1)选择A。

选择正向移动的一方认为：在加入N2O4气体的瞬间，N2O4浓度增大，浓度商Q<化学平衡常数K，故平衡正向移动。

(2)选择B。

选择逆向移动的一方认为：在加入N2O4气体达到新的平衡状态时，由于温度恒定，该反应的化学平衡常数K=[NO2]2/[N2O4]不变，所以平衡体系中NO2所占百分含量将会减少，故平衡逆向移动。

这两种看法的根本冲突在于判断平衡移动方向的依据不同。

前者是根据旧平衡被破坏的瞬间来判定，后者则是根据新平衡状态与旧平衡状态的改变来判定。

教材48页提到：“对于一个已达化学平衡状态的反应，如果平衡移动的结果使反应产物浓度更大，则称平衡正向移动或向右移动；反之，称平衡逆向移动或向左移动。

”从这句话可以看出，平衡移动的方向应该是根据移动的“结果”来判定的。

故应选择：B、平衡逆向移动。

化学平衡移动方向判断方法的研究
李大塘1，李静1，郭军2
(1.湖南科技大学化学化工学院，湖南湘潭411201；
2.湖南人文科技学院，湖南娄底417001)
[摘要]针对恒温恒压条件下判断化学平衡移动方向这一化学平衡中的难点，运用理论分析方法推导出了恒温恒压下化学平衡移动的普适判据，并通过实例加以佐证。

研究结果表明，在恒温恒压下的气相反应平衡中，改变某一反应组分的含量后，平衡移动的方向主要取决于下列几个方面的因素：①该组分的起始平衡浓度的大小；②所加组分的物质的量的多少；③反应的类型；④摩尔体积。

3结论
以上分析结果表明，在恒温恒压下的气相反应平衡中，改变某一反应组分的含量后，平衡移动的方向主要由下列几个方面的因素来决定。

①该组分的起始平衡浓度的大小；②所加组分的物质的量的多少；③反应的类型；④摩尔体积。

尤其是对于理想气体化学反应，若向其恒温恒压下的平衡体系中加入某一反应组分，平衡并不总是向增加该加入组分的方向移动，有时反应可能存在三种情况：①向逆反应方向移动；②向正反应方向移动；③不移动，即不会发生化学反应仅为物料机械混合而已。

远离“化学平衡移动方向的误区”
河北唐山市第一中学杜际更
全日制普通高中化学第二册（必修加选修）第二章《化学平衡》中给出了化学平衡移动的概念：我们把可逆反应中旧化学平衡的破坏，新化学平衡的建立过程叫做化学平衡的移动。

由于没有明确判断化学平衡移动方向的标准，从而导致教学中普遍存在一些错误的观点和认识，对有些问题存在疑惑或争议。

例如：某温度下，在一体积固定的密闭容器中，充入1molPCl5，发生反应PCl5(g)⇔PCl3(g)＋Cl2(g)，反应达到平衡后，再向容器中充入1molPCl5，问此时平衡移动的方向？
本题是中学化学中的常见习题，经常会有如下不同观点：（1）平衡向左移动了。

理由：再向容器中加入1molPCl5，和开始加入2molPCl达到平衡时的效果一样。

容积固定的密闭容器中，成比例的增大反应物的量，相当于加压过程（图示中乙容器充了2molPCl5，等价于丙容器充入2molPCl5达到平衡后，将活塞从B 推至A处），所以加压平衡向左进行。

（2）平衡向左移动。

理由：达到新平衡时，加入的PCl5未转化的更多了，容器中PCl5的百分含量比原来容器中的高。

所以，平衡向左移动了。

（3）反应向右进行，平衡向左移动。

理由：增大反应物的浓度，正反应速率增大，此时逆反应速率不变。

所以，反应向正反应方向进行。

但是由于，新加入的PCl5的转化率比原来容器中的低。

所以，平衡向左移动了。

（4）反应向右进行，平衡向右移动。

理由：增大反应物的浓度，正反应速率增大，此时逆反应速率不变。

所以，反应向正反应方向进行。

改变完条件后反应向正反应方向进行了，所以化学平衡向右移动了。

针对以上种种说法，下面进行逐一澄清与分析：观点一：把平衡后再充入
1molPCl5的过程，同开始就充入2molPCl5等价，本身犯了“偷换概念”的错误。

我
们改变的条件是“增加1molPCl5”，而不是“增加1molPCl5达到平衡后的平衡混合物”！
观点二：不能把物质百分含量的变化作为平衡移动的方向的标志。

如：在一定温度下，某密闭容器中进行合成氨的反应N2＋3H2⇔NH3达到平衡，再充入nmolH2平衡向右移动，达新平衡后NH的百分含量增大吗？很明显，不一定，这取决于NH3的增大量与气体总量的增加量的相对大小；若n远大于原平衡混合气的总物质的量时，NH3的百分含量一定减小了。

观点三：也犯了将平衡移动方向和反应物的转化率混为一谈的错误。

认为转化率提高平衡就向右移动，反之向左移动，本身就是错误的。

举例说明：一定温度下，在一体积固定的密闭容器中，加入1molH2和1molI2(g)，达到平衡后，充入1molH2则平衡向右移动，再充入1molI2(g)平衡又向右移动，但根据转化率的关系，因为首次平衡和最终平衡态的转化率相等，就会得出两次右移等于平衡不移动的谬论。

观点四：该观点是正确的。

改变完条件后，反应向哪个方向进行平衡就向哪个方向移动。

化学平衡的移动是旧的平衡被破坏，建立新平衡的过程，旧的平衡被破坏的原因是v(正)＝v(逆)的条件被打破，从而产生了平衡的移动：若v(正)＇
＞v(逆)＇，则平衡右移，若v(正)＇＜v(逆)＇，则平衡左移。

另外结合大学教材，化学平衡移动的判断依据是：反应商（Q ）与标准平衡常数（K Θ）的相对大小的变化，平衡时Q=K Θ，改变条件使Q ＜K Θ，平衡被破坏，反应向正向（或逆向）进行，之后重新建立平衡，我们说平衡右移（左移）。

由于，高中教材中不再涉及化学平衡常数的概念，所以，无法从浓度商和平衡常数的角度给出平衡移动的判断标准。

但是，我们必须保证知识的科学性，所以不妨让学生从速率角度建立正确的移动方向的判断标准：改变条件后，若v(正)＇＞v(逆)＇则平衡右移，若v(正)＇＜v(逆)＇则平衡左移。

从而远离“化学平衡移动移动方向”的误区。

刍议化学平衡移动方向的判断
李大塘，郭军
(湖南科技大学化学系，湘潭411201)
恒温恒容，向已达平衡的N 2O 4(g)N 2＋3H 2⇔NH 3反应体系中，分别加入N 2、H 2、NH 3，请问该反应平衡移动的方向？
1.向体系中加入N 2
在合成氨反应中，在等温等压下，向平衡体系中加入nx LN 2后，平衡移动的方向由c (N 2)的大小决定，可能存在下列3种情况：
(1)当)(N c V 120>(2+x)，即c(N 2)<x)(2 V 10+时，¨C
K Q <1，Δr G m<0，平衡向正反应方向移动。

(2)当)(N c V 120=(2+x)即c(N 2)=x)(2 V 10+时，¨C
K Q =1，Δr G m=0，平衡不移动。

(3)当
)(N c V 120<(2+x)，即c(N 2)>x)(2 V 10+时，¨C K Q >1，Δr G m>0，平衡向逆反应方向移动。

2.向体系中加入H 2 Δr G m 总小于0，因此平衡总向正反应方向移动。

3.向体系中加入NH 3 Δr G m 总大于0，则平衡总是向逆反应方向移动。

以上讨论结果表明，在恒温恒压下的气相反应平衡中，改变某一反应组分的含量后，平衡移动的方向主要由3方面因素决定，即：
(1)该组分的起始平衡浓度的大小。

(2)所加组分的物质的量的多少。

(3)平衡的组成情况。

对于理想气体化学反应，若向其恒温恒压下的平衡体系中加入某一反应组分，平衡并不一定总是向消耗加入组分的方向移动，反应有可能存在3种情况：即向正反应方向移动，或向逆反应方向移动，或者不移动。