化学平衡与勒夏特列原理
在一定条件下的可逆反应中，当正反应速率与逆反应速率相等时，反应物和生成物的浓度都不再改变，达到化学平衡状态。化学平衡是动态平衡：v正 = v逆 ≠ 0，反应并没有停止。改变浓度、压强、温度等条件，使 v正 ≠ v逆，平衡就会发生移动，直到建立新的平衡。勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个因素（如温度、压强及参加反应的物质的浓度），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。催化剂同等程度地改变正、逆反应速率，不能使平衡移动。
化学平衡状态的建立
在一定温度下，把 N₂ 和 H₂ 充入密闭容器。开始时反应物浓度最大，v正 最大，生成物浓度为零，v逆 = 0；随着反应进行，反应物浓度减小、v正 逐渐减小，生成物浓度增大、v逆 逐渐增大；当 v正 = v逆 时，单位时间内消耗的 N₂ 与生成的 N₂ 相等，各物质的浓度不再变化，反应达到平衡。如果从 NH₃ 开始，在相同条件下最终也能达到同样的平衡状态。
化学平衡状态的特征可以概括为：逆（研究对象是可逆反应）、等（v正 = v逆）、动（动态平衡，v正 = v逆 ≠ 0）、定（各组分的浓度、百分含量保持不变）、变（条件改变时平衡可能被破坏，发生移动）。
化学平衡常数与浓度商
对于可逆反应 mA(g) + nB(g) ⇌ pC(g) + qD(g)，在一定温度下达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，叫作化学平衡常数 K。用任意时刻的浓度算出的同样形式的比值叫作浓度商 Q。
K = cᵖ(C)·cq(D) / [cᵐ(A)·cⁿ(B)]（各物质为平衡浓度）
Q < K：反应向正反应方向进行，v正 > v逆
Q = K：反应处于平衡状态，v正 = v逆
Q > K：反应向逆反应方向进行，v正 < v逆
K 只受温度影响，与浓度、压强、催化剂无关。改变浓度或压强时 K 不变、Q 改变；改变温度时 Q 瞬间不变、K 改变。固体和纯液体（如 H₂O）的浓度视为常数，不写进 K 和 Q 的表达式。
影响化学平衡的因素
| 改变的条件（其他条件不变） | 改变的瞬间 | 平衡移动方向 |
|---|---|---|
| 增大反应物浓度 | v正 突增，v逆 不变 | 正反应方向 |
| 减小生成物浓度 | v正 不变，v逆 突减 | 正反应方向 |
| 增大压强（缩小容积） | v正、v逆 都增大，气体分子数多的一侧增大得多 | 气体分子数减少的方向 |
| 减小压强（扩大容积） | v正、v逆 都减小 | 气体分子数增多的方向 |
| 升高温度 | v正、v逆 都增大，吸热方向增大得多 | 吸热反应方向 |
| 降低温度 | v正、v逆 都减小，吸热方向减小得多 | 放热反应方向 |
| 使用催化剂 | v正、v逆 同等程度增大 | 不移动 |
| 恒容充入稀有气体 | 各物质浓度不变 | 不移动 |
| 恒压充入稀有气体 | 容积增大，各物质浓度减小 | 同减小压强 |
以合成氨 N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) ΔH = −92.4 kJ/mol 为例：增大 N₂ 浓度、及时分离出 NH₃、增大压强、降低温度都能使平衡正向移动，提高 NH₃ 的平衡含量。工业上选择 400～500 °C，是兼顾反应速率和铁触媒的活性；选择 10～30 MPa，是兼顾平衡转化率和对设备的要求。
“减弱”不等于“抵消”。把 2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g) 的容器压缩到原体积的一半，NO₂ 浓度瞬间变为原来的 2 倍，颜色变深；随后平衡向生成 N₂O₄ 的方向移动，颜色又变浅一些，但新平衡时 NO₂ 的浓度仍比原平衡大，颜色比原来深。同样，增大 N₂ 的浓度后，新平衡时 N₂ 的浓度比原平衡大，H₂ 的转化率提高，N₂ 自身的转化率反而降低。
对于 H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g) 这样反应前后气体分子数相等的反应，改变压强时 v正、v逆 同等程度地改变，平衡不移动——它的 v–t 图像和使用催化剂的一样；但压缩容积后 I₂ 的浓度增大，颜色仍会变深。在 FeCl₃ 溶液与 KSCN 溶液的反应中，实际参加反应的是 Fe³⁺ 和 SCN⁻（Fe³⁺ + 3SCN⁻ ⇌ Fe(SCN)₃），加入 KCl 固体平衡不移动；加入铁粉把 Fe³⁺ 还原为 Fe²⁺，平衡逆向移动，红色变浅。
用这个模型做实验
- 选“合成氨”，从反应物开始：看 v正 从最大逐渐减小、v逆 从零逐渐增大，两条线在平衡时重合；粒子仍在不断反应（橙色圈为正反应，蓝色圈为逆反应），这就是动态平衡。
- 改为“从生成物开始”，比较两次的平衡浓度：在相同条件下达到同一个平衡。
- 达到平衡后依次充入 N₂、分离出一半 NH₃，看 v–t 图像上哪一条线突变、哪一条线连续，再看 Q 与 K 的比较条。
- 把容器压缩到原体积的一半，读面板上总压强的变化：瞬间变为 2 倍，新平衡时介于 1 倍和 2 倍之间。
- 升高温度，看 K 变小、v逆 比 v正 增大得多；加入铁触媒，两条线同等程度上移。
- 分别“恒容充入 Ar”和“恒压充入 Ar”，比较平衡是否移动。
- 换成 NO₂ 与 N₂O₄，放进热水和冰水看颜色变化；换成 H₂ 与 I₂，压缩容器看平衡为什么不移动。
- 换成 Fe³⁺ 与 SCN⁻，滴加 KSCN、加入铁粉、加入 KCl 固体、加水稀释，看溶液颜色深浅。
常见问题
什么是化学平衡状态？有哪些特征？
在一定条件下的可逆反应里，正反应速率与逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度都保持不变的状态叫作化学平衡状态。特征是“逆、等、动、定、变”：研究对象是可逆反应；v正 = v逆；是动态平衡，反应并没有停止；各组分的浓度、百分含量保持不变；外界条件改变时平衡可能被破坏而发生移动。
勒夏特列原理的内容是什么？
如果改变影响平衡的一个因素（如温度、压强及参加反应的物质的浓度），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。“减弱”不是“抵消”：例如增大反应物浓度，平衡正向移动使它的浓度减小一些，但新平衡时它的浓度仍比原平衡大。勒夏特列原理只适用于已经达到平衡的体系。
催化剂能使化学平衡移动吗？
不能。催化剂同等程度地增大正反应速率和逆反应速率，v正 仍然等于 v逆，平衡不移动，各物质的平衡浓度、反应物的平衡转化率和平衡常数都不变。催化剂的作用是缩短达到平衡所需的时间。在 v–t 图像上，使用催化剂表现为两条速率线同时、同等程度地向上跳，之后仍重合。
向平衡体系中充入稀有气体，平衡会移动吗？
要看容器。恒温恒容时充入稀有气体，总压强增大，但各反应物、生成物的浓度都不变，平衡不移动。恒温恒压时充入稀有气体，容器体积增大，各物质浓度减小，相当于减小压强，平衡向气体分子数增多的方向移动；如果反应前后气体分子数相等，平衡仍不移动。
增大压强，平衡一定会移动吗？
不一定。压强只影响有气体参加且反应前后气体分子数不相等的反应。对于 H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g) 这样前后气体分子数相等的反应，缩小容积时各物质浓度同倍数增大，Q 不变，平衡不移动；只有固体、液体参加的反应，改变压强对平衡几乎没有影响。另外，增大压强必须是通过缩小容积使浓度增大，恒容充入稀有气体虽然总压增大，平衡也不移动。
怎样根据 v–t 图像判断改变了什么条件？
先看改变的瞬间两条线是否连续：只有一条线突变、另一条线连续，是改变了某种物质的浓度（v正 突变是改变反应物浓度，v逆 突变是改变生成物浓度）。两条线同时突变，是改变了压强、温度或使用了催化剂：同等程度突变且之后仍重合，是催化剂（或前后气体分子数相等的反应改变压强）；都增大且吸热方向增大得多，是升温；都增大且气体分子数多的一侧增大得多，是加压。再根据 v正 与 v逆 的大小判断平衡移动的方向。
化学平衡常数 K 会随什么改变？
对于给定的反应，K 只随温度变化，与浓度、压强、催化剂无关。正反应放热（ΔH < 0）时，升高温度 K 减小；正反应吸热时，升高温度 K 增大。K 越大，说明反应进行得越完全，反应物的转化率越大。同一反应的化学方程式写法不同（如系数加倍、正逆反应互换），K 的数值和表达式也不同。
适用课程
人教版高中化学选择性必修 1《化学反应原理》第二章“化学反应速率与化学平衡”第二节“化学平衡”（化学平衡状态、化学平衡常数、影响化学平衡的因素、勒夏特列原理）以及第四节“化学反应的调控”（合成氨适宜条件的选择），也可配合其他版本教材中“化学平衡”的相关内容。常见题型有“判断平衡移动方向”“由 v–t 图像判断改变的条件”“用 Q 与 K 判断反应进行的方向”“充入稀有气体对平衡的影响”“平衡移动后转化率、颜色的变化”等。