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14.9: 勒夏特列原理(Le Chatelier's Principle) :体积变化 (压力)
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Le Chatelier's Principle: Changing Volume (Pressure)
 
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14.9: 勒夏特列原理(Le Chatelier's Principle) :体积变化 (压力)

对于气相平衡,反应物和生成物的浓度会随着体积和压力的变化而变化。 理想气体的部分压力 P 与其摩尔浓度, M

成比例。

Eq1

因此,任何反应物或生成物的分压的变化基本上是浓度的变化;因此,这些变化产率对平衡的影响是相同的。 除了添加或去除反应物或生成物之外,还可以通过更改系统占用的体积来改变气相平衡中物种的压力 (浓度)。 由于气体相平衡的所有物种都使用相同的体积,体积的给定变化将导致反应物和生成物的浓度发生相同的变化。 为了辨别这种类型的应力将引起何种位移 (如果有) ,必须考虑对反应的化学计量法。

在平衡状态下,反应商会描述反应N2 (g) + O2 (g) ⇌ 2 NO (g)

Eq2

如果由这些物种的平衡混合物占据的体积被降低 3 倍,则所有三种物种的分压将被增加 3 倍:

Eq3

因此,改变这种气相平衡混合物的体积不会导致平衡的变化。

对不同系统的类似处理为 2 SO2 (g) + O2 (g) ⇌ 2 SO3 (g) ,但产率结果不同:

Eq4

在这种情况下,体积的变化导致反应商小于平衡常数,因此平衡将向右移动。

这些结果说明了气体相平衡的化学测量与容积引起的压力 (浓度) 变化的影响之间的关系。 如果反应物和生成物的总摩尔量相等 (如第一个示例) ,体积的变化不会改变平衡。 如果反应物和生成物的摩尔量不同,体积的变化将使平衡向更好地“适应”体积变化的方向移动。 在第二个示例中,三摩尔的反应物 (SO2 和 O2) 产率两摩尔的生成物 (SO3) ,因此系统体积的降低会导致平衡发生向右移动,因为正向反应产生的气体 (2 摩尔) 比反向反应 (3 摩尔) 少。 相反,增加这一平衡系统的体积将导致向反应物的转变。

本文改编自 Openstax, 化学 2e, 第13.3节:平衡位移:勒夏特列原理(LeChatelier's Principle)

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Le Chatelier's Principle Equilibrium Stress Change In Volume Change In Pressure System Response Disturbance Equilibrium Position Minimize Stress Ideal Gas Law Number Of Moles Shift In Equilibrium Gas Particles Chemical Equilibrium Phosphorus Pentachloride Decomposition Phosphorus Trichloride Chlorine Gas

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