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勒夏特列原理：化学平衡的移动
探究温度、压强、浓度和催化剂对 N₂O₄ ⇌ 2NO₂ 平衡的影响。
目标
预测体系对扰动的响应，并区分平衡位置变化与 K 的变化。
仪器与试剂
装有 N₂O₄/NO₂ 混合气体的密封安瓿、热水浴和冰水浴、压强演示装置或模拟软件、护目镜。
步骤
- 选择参考平衡，观察 N₂O₄ 与 NO₂ 的量和颜色。
- 依次选择加热和冷却。根据 N₂O₄(g) → 2NO₂(g) 的 ΔH° = +57 kJ mol⁻¹ 预测移动方向，再比较颜色。
- 选择压缩。解释为什么气体分子数较少的一侧有利，并指出瞬时浓度变化本身不等于平衡移动。
- 比较加入 N₂O₄ 与加入催化剂，说明哪种操作改变 K，哪种只改变达到平衡所需时间。
观察要点
- 升温后平衡混合物中 NO₂ 增多、棕色加深；降温后 N₂O₄ 增多、颜色变浅。催化剂不改变平衡组成。
- 参考状态下棕色 NO₂ 较少；加热后既增多又加深，冷却后变浅且 N₂O₄ 增多。
讲解
正反应吸热，升温有利于生成物并使 K 增大。压缩有利于气体物质的量较少的左侧（1 mol 对 2 mol），但定温下 K 不变。加入反应物推动平衡右移；催化剂加快正逆反应而不移动平衡。
实验史话
1884 年，亨利·路易·勒夏特列将范特霍夫等人的早期观察概括为一条原理：处于平衡的体系在浓度、压强或温度发生改变时，会向抵消该改变的方向移动。加热变深、冷却变淡的 封管从此成为课堂经典演示。后来弗里茨·哈伯把同一原理押在了一个产业上，在高压下从 中制取氨。
相关化学家
虚拟实验是帮助建立直觉的简化模型，不能替代真实实验和安全培训；没有指导请勿在家自行重复。