《化学平衡》PPT课件

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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三节 化学平衡,一、化学平衡状态,(第,1,课时),20,时,蔗糖的溶解度是,203.9g,其含义是,_,时,_,水中最多能溶解,_,_,蔗糖,;,或表示,:_,时,_,水中溶解,_,蔗糖,溶液达,_.,20,100g,203.9g,20,100g,203.9g,饱和,饱和溶液中溶质的溶解过程完全停止了吗?,固体,溶质,溶液中,的溶质,溶解,结晶,即:,溶解速率,=,结晶速率,达到了溶解的平衡状态,,溶解平衡状态是一种动态平衡,一、可逆反应,在,同一条件,下,既能向正反应方向进,行,同时又能向逆反应方向进行的反应,叫,做可逆反应,.,注意:,可逆反应总是,不能进行到底,,,得到的总是反应物与生成物的,混合物,NH,3,H,2,O,NH,3,H,2,O,正反应速率,逆反应速率,相等,时间,速率,反应仍在进行,但因,v,正,=v,逆,,四种物质的浓度均保持不变,达到动态平衡,这就是我们今天要重点研究的重要概念,化学平衡状态,开始时,c(CO),、,c(H,2,O),最大,,c(CO,2,),、,c(H,2,)=0,在容积为,1L,的密闭容器里,加,0.01molCO,和,0.01molH,2,O(g),CO,H,2,O CO,2,H,2,二、,化学平衡状态,化学平衡状态,:就是指在一定条件下的,可逆反应,里,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。,强调三点,前提条件:可逆反应,实质:正反应速率,=,逆反应速率,标志:反应混合物中各组分的,浓度保持不变,1,、化学平衡状态的定义,2,、化学平衡状态的特征,(3),动:,动态平衡(正逆反应仍在进行),(5),变:,条件改变,原平衡被破坏,在新的条件下建立新的平衡。,(2),等:,正反应速率,=,逆反应速率,(4),定:,反应混合物中各组分的浓度保持不 变,各组分的含量一定。,(1),逆:,可逆反应;,(6),同,:,条件相同,某一可逆反应无论是从正反应开始还是从逆反应开始,最终均可达到同一平衡状态。,即等效平衡,稍后讨论,如何判断可逆反应达到平衡状态?,速率:,v,正,=v,逆,(即任何一种物质的生成速率等于,其消耗速率),各组分的浓度保持不变,直,接,3,、可逆反应达到化学平衡状态的标志,(2),间接标志:,各,成,分的,百分组成,不随时间改变而改变,各物质的,物质的量,不随时间改变而改变,反应混合物,的,颜色,不随时间改变而改变,气体,压强,不随时间改变而改变,气体的,密度,或,平均相对分子质量,不随时 间改变而改变,对于不同类型的可逆反应,某,一物理量不变是否可作为平衡已到达,的标志,取决于该物理量在平衡到达,前(反应过程中)是否发生变化。若,是则可;否则,不行。,注意,!,如:,(,1,),对于反应前后的气体物质的分子总数不相等的可逆反应,:,(,2SO,2,+O,2,2SO,3,),来说,可利用混合气体的总压、总体积、总物质的量是否随着时间的改变而改变来判断是否达到平衡。,(,2,)对于反应前后气体物质的分子数相等的可逆反应:,H,2,(,g,),+I,2,(,g,) 2HI,(,g,),不能用此标志判断平衡是否到达,因为在此反应过程中,气体的总压、总体积、总物质的量都不随时间的改变而改变。,【,例,】,在一定温度下,可逆反应,A(g)+3B(g),2C(g),达到平衡的标志是(),A.,C,的生成速率与,C,分解的速率相等,B.,单位时间内生成,nmolA,同时生成,3nmolB,C.,A,、,B,、,C,的浓度不再变化,D.,A,、,B,、,C,的分子数比为,1:3:2,AC,重要题型:,【,例,2】,下列说法中可以充分说明反应,: P(g)+Q(g) R(g)+S(g) ,在恒温下已达平衡状态的是(),反应容器内压强不随时间变化,B.,P,和,S,的生成速率相等,C.,反应容器内,P,、,Q,、,R,、,S,四者共存,D.,反应容器内总物质的量不随时间而 变化,B,【,例,3】,下列说法可以证明反应,N,2,(g),+3H,2,(g) 2NH,3,(g),已达平衡状态的是,( ),AC,A.1,个,NN,键断裂的同时,有,3,个,H,H,键形成,B.1,个,NN,键断裂的同时,有,3,个,H,H,键断裂,C.1,个,NN,键断裂的同时,有,6,个,N,H,键断裂,D.1,个,NN,键断裂的同时,有,6,个,N,H,键形成,【,例,4】,在一定温度下的恒容容器中,当,下列物理量不再发生变化时,表明反应,:,A(,固,)+3B(,气,) 2C(,气,)+D(,气,),已达平衡状态的是,( ),A.,混合气体的压强,B.,混合气体的密度,C. B,的物质的量浓度,D.,气体的总物质的量,B C,课堂 练 习,(,1,)混合气体的颜色不再改变 ( ),(,2,)混合气体的平均相对分子质量不变( ),(,3,)混合气体的密度不变 ( ),(,4,)混合气体的压强不变 ( ),(,5,)单位时间内消耗,2molNO,2,的同时,生成,1molO,2,( ),(6) O,2,气体的物质的量浓度不变 ( ),1.,在固定容积的密闭容器中发生反应:,2NO,2,(g),2NO,(g),+ O,2,(g),该反应达到平衡的标志是:,(1),容器内,N,2,、,H,2,、,NH,3,三者共存,(2),容器内,N,2,、,H,2,、,NH,3,三者浓度相等,(3),容器内,N,2,、,H,2,、,NH,3,的浓度比恰为,1:3:2,(4),混合物质量不随时间的变化而变化,(5),容器内压强不随时间的变化而变化,(6),容器内密度不再发生变化,(7),容器内的平均摩尔质量不再发生变化,2.,能够说明,N,2,(g),+3H,2,(g) 2NH,3,(g),反应在密闭容器中已达到平衡状态的是 :,3,、在一个不传热的固定容积的密闭容器中可逆反应,mA(,气,)+nB(,气,)= pC(,气,)+qQ(,气,),当,m,、,n,、,p,、,q,为任意整数时,下列说法表明该反应一定达平衡的是,( ),体系的压强不再改变,体系的温度不再改变,各组分的浓度不再改变,各组分的质量分数不再改变,反应速率,Va:Vb:Vc:Vd=m:n:p:q,单位时间内,m mol A,断键反应,同时,p mol C,也断键反应,(,A,) (,B,) ,(,C,)(,D,) ,B,【,复习巩固,】,在一定温度下,下列叙述,不是,可逆反应,A(,气,)+3B(,气,) 2C(,气,)+2D(,固,),达到平衡的标志的是,( ),C,的生成 速率与,C,的分解速率相等,单位时间内生成,amolA,同时生成,3amolB,A,的分解速率是,C,的分解速率的一半,A,、,B,、,C,的质量分数不再变化,混合气体的总压强不再变化,混合气体的物质的量不再变化,单位时间内消耗,amolA,同时生成,3amolB,A,、,B,、,C,、,D,的分子数之比为,1:3:2:2,影响化学平衡的条件,第三节 化学平衡,(第,2,课时),【,复习,】,化学平衡状态的定义(化学反应的限度),一定条件下,可逆反应里,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。,化学平衡的特征:,逆,等,动,定,变,可逆反应(或可逆过程),V,正,=V,逆,(不同的平衡对应不同的速率),动态平衡,。达平衡后,正逆反应仍在进行,(V,正,=V,逆,0,),平衡时,各组分浓度、含量保持不变(恒定),条件改变,平衡发生改变,定义:,可逆反应中,旧化学平衡的破坏,新化学平衡建立过程叫做化学平衡的移动。,V,正,V,逆,V,正,=V,逆,0,条件改变,平衡,1,不平衡 平衡,2,建立新平衡,破坏旧平衡,V,正,=V,逆,0,一定时间,化学平衡的移动,【,思考与交流,】,有哪些条件能改变化学平衡呢?,影响化学平衡状态的因素:实验,2-5,滴加,310,滴浓硫酸,滴加,1020,滴,NaOH,Cr,2,O,7,2-,(,橙色,),+H,2,O CrO,4,2-,(,黄色,),+2H,+,1,、浓度对化学平衡的影响(,P27,),溶液橙色加深,溶液黄色加深,实验探究,(P27,实验,2,6),FeCl,3,+3KSCN Fe(SCN),3,+3KCl,(,血红色,),A.,加少量,FeCl,3,,红色加深;,B.,加少量,KSCN,,红色加深;,(,无色,),(,黄色,),(,无色,),C.,加少量,KCl,固体呢?,Fe,3+,+ 3SCN,-,Fe(SCN),3,(,硫氰化铁,),注:对于离子反应,只能改变实际参加反应的离子的浓度才能改变平衡。,Fe,3+,+ 3SCN,-,Fe(SCN),3,(,硫氰化铁,),增加,Fe,3+,或,SCN,-,的浓度,平衡向生成,Fe(SCN),3,的方向移动,故,红色,加深。,Fe,3+,+ 3OH,-, Fe(OH),3,思考,加少量,NaOH,,溶液颜色有何变化。,有红褐色沉淀生成,溶液红色变浅,浓度对化学平衡的影响结论:,在其他条件不变时,,增大反应物或减小生成物的浓度,化学平衡向正反应方向移动,减小,反应物或增大生成物的浓度,化学平衡向逆反应方向移动,平衡向右移动,平衡向左移动,原因分析,:,运用浓度对化学反应速率的影响以及化学平衡的建立等知识,解释浓度对化学平衡的影响,t,2,V”,正,= V”,逆,V,逆,V,正,t,3,V,正,= V,逆,V,正,V,逆,t,1,t,(,s,),V,(,molL,-1,S,-1,),0,平衡状态,平衡状态,增大反应物浓度,速率,-,时间关系图:,增加反应物的浓度, V,正,V,逆,,平衡向正反应方向移动;,速率,-,时间关系图,注意:,改变浓度一般针对溶液或气体参加的反应,而改变固体物质和纯液体的量,不影响平衡。,对于离子反应,只能改变实际参加反应的离子的浓度才能改变平衡。,对于一般的可逆反应(有两种反应物),增大一种反应物的浓度,会提高另一种反应物的转化率,而本身的转化率降低。,在生产上,往往采用增大容易取得或成本较低的反应物浓度的方法,使成本较高的原料得到充分的利用。,2SO,2,+,O,2,2SO,3,1,、已知在氨水中存在下列平衡:,NH,3,+ H,2,O,NH,3, H,2,O,NH,4,+,+ OH,-,(1),向氨水中加入,MgCl,2,固体,平衡向,移动,,OH,-,浓度,,,NH,4,+,浓度,。,(2),向氨水中加入浓盐酸,平衡向,移动,,此时溶液中浓度减小的粒子有,。,(3),向氨水中加入少量,NaOH,固体,平衡向,.,移动,此时发生的现象是,。,正反应方向,减小,增大,正反应方向,OH,-,、,NH,3,H,2,O,、,NH,3,逆反应方向,有气体放出,课堂练习,2,、可逆反应,C(s) + H,2,O(g) CO(g) + H,2,(g),在一定条件下达到平衡状态,改变下列条件,能否引起平衡移动?,CO,的浓度有何变化?,增大水蒸气浓度,加入更多的碳,增加,H,2,浓度,平衡正向移动,,CO,浓度增大,平衡不移动,,CO,浓度不变,平衡逆向移动,,CO,浓度减小,解析:增加固体或纯液体的量不能改变其浓度,也不能改变速率,所以,V,(,正,),仍等于,V,(,逆,),,平衡不移动。,3,、已知氯水中存在如下平衡:,Cl,2,+H,2,O HCl+HClO,。常温下,在一个体积为,50mL,的针筒内吸入,40mL,氯气后,再吸入,10mL,的水。写出针筒中可能观察到的现象。若将此针筒长时间放置,又可以看到何种变化?试用平衡的观点加以解释。,气体体积缩小,溶液呈浅黄绿色。气体体积继续减小,气体和溶液均变成无色。因为氯水中存在平衡:,Cl,2,+H,2,O HCl+HClO,,又由于,HClO,不断分解:,2HClO=2HCl+O,2,,平衡右移,最终,Cl,2,耗尽全部转化为,O,2,,由总反应式,2Cl,2,+2H,2,O =4HCl+O,2,,可知气体体积减小至,20mL,。,材料分析:,450,时,N,2,与,H,2,反应生成,NH,3,的实验数据,压强,/MPa,NH,3,/%,1,2.0,5,9.2,10,16.4,30,35.5,60,53.6,100,69.4,结论,:,在其它条件不变的情况下,,增大压强,,会使化学平衡向着,气体体积缩小,的方向移动;减小压强,会使平衡向着气体体积增大的方向移动。,2,、压强对化学平衡的影响:,N,2,(,g,) + 3H,2,(,g,) 2NH,3,(,g,),1,体积,3,体积,2,体积,二、压强对化学平衡的影响:,N,2,十,3H,2,2NH,3,NH,3,%,随着压强的增大而增大,即平衡向正反应的方向移动。,实验数据:,解释:,说明:,增大压强,正逆反应速率均增大,但,增大倍数 不一样,平衡向着体积缩小的方向移动,加压,体积缩小,浓度增大,正反应速率增大,逆反应速率增大, V,正,V,逆,平衡向正反应方向移动。,69.4,53.6,35.5,16.4,9.2,2.0,NH,3,%,100,60,30,10,5,1,压强,(MPa),先决条件:,结论:,反应体系中有气体参加且反应,前后总体积发生改变。,aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),a+b,c+d,对于反应前后气体体积发生变化的化学反应,在其它条件不变的情况下,增大压强,会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动,减小压强,会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。,体积缩小,:,平衡向,气体分子数目减少的方向,体积增大,:,平衡向,气体分子数目增多的方向,说明,:,V,正,= V,逆,V,正,V,逆,t,1,t,(,s,),V,(,molL,-1,S,-1,),0,t,2,V”,正,= V”,逆,V,逆,V,正,增大压强,速率,-,时间关系图:,aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),a+b,c+d,压强对化学平衡的影响,aA(g)+bB(g) cC(g),思考:,对于反应,H,2,O+CO H,2,+CO,2,如果增大压强,反应速率是否改变,平衡是否移动?,高温,催化剂,速率,-,时间关系图:,V(molL,-1,S,-1,),T(s),0,V,正,= V,逆,V,正,= V,逆,增大压强,正逆反应速率均增大,但增大倍数一样,,V,正,= V,逆,,平衡不移动。,t,2,增大压强,体积减小,浓度同等程度增大,颜色变深,但平衡不移动,.,2,、压强对化学平衡的影响,注意, ,对于反应前后气体总体积相等的反应,改变压强对平衡无影响;,2HI(g) H,2,(g) + I,2,(g),平衡混合物都是固体或液体的,改变压强不能使平衡移动;,压强的变化必须改变混合物浓度(即容器体积有变化)才能使平衡移动。,2,、压强对化学平衡的影响,判断压强引起平衡移动的思路:,压强如何改变,?,压强变化是否引起体积变化?,若体积变化则浓度发生改变,浓度改变则引起速率的变化,速率变化后,若导致,V,正,V,逆,时平衡移动,若,V,正,=,V,逆,时,则平衡不移动,增大压强对下列两个化学平衡的影响图象分析,t,1,t,2,t,3,t,2,N,2,+ 3H,2,2NH,3,2HI(g) H,2,(g) + I,2,(g),大的大增、小的小增;大的大减、小的小减,t,1,2NO,2,(,g,),N,2,O,4,(,g,),(2,体积,红棕色,),(1,体积,无色,),讨论,1,当加压气体体积缩小时,混合气体颜色先变深是由于,, 后又逐渐变浅是由于,;,当减压气体体积增大时,混合气体颜色先变浅是由于,, 后又逐渐变深是由于,。,NO,2,浓度增大,NO,2,浓度减小,平衡向正反应方向移动,平衡向逆反应方向移动,思考与交流,2NO,2,(,g,),N,2,O,4,(,g,),(2,体积,红棕色,),(1,体积,无色,),思考与交流,P,2,P,3,P,1,P,1,P,3,P,2,讨论,2,试比较以下三种状态下的压强关系:,改变压强前混合气体压强,P,1,;,改变压强后瞬时气体压强,P,2,;,改变压强达新平衡后混合气体压强,P,3,。,加压:,;,减压:,。,正向移动,不移动,逆向移动,逆向移动,不移动,思考:,对于反应和,增大压强时,平衡没有移动,但正逆反应速率有无变化?如何变化?,4,、下列反应达到化学平衡时,增大压强,平衡是否移动?向哪个方向移动?,2NO(g) + O,2,(g) 2NO,2,(g),H,2,O(g) + CO(g) CO,2,(g) + H,2,(g),H,2,O(g) + C(s) CO(g) + H,2,(g),CaCO,3,(s) CaO(s) + CO,2,(g),H,2,S(g) H,2,(g) + S(s),课堂练习,5,、一定量的混合气体在密闭容器中发生反应:,m A (g) + n B (g) p C (g),达到平衡后,温度不变,将气体体积缩小到原来,的,1/2,,达到平衡时,,C,的浓度为原来的,1.8,倍,则下列说法正确的是( ),A,、,m + n p B,、,A,的转化率降低,C,、平衡向正反应方向移动,D,、,C,的体积分数增加,B,课堂练习,不移动,逆向移动,6,、向平衡体系中,3H,2,(g),+N,2,(g),2NH,3,(g),恒容时,充入,Ne,,则平衡,_,;,恒压时,充入,Ne,,则平衡,_,。,3,、温度对化学平衡的影响,(P30),实验探究,(,实验,2,7),2NO,2,(,g,) N,2,O,4,(,g,) H=-56.9kJ/mol,(,红棕色,),(,无色,),结论:,在其它条件不变的情况下,,升高,温度,平衡向着,吸热,反应方向移动;,降低,温度,平衡向着,放热,反应方向移动。,(,红棕色,),(,无色,),讨论,A,:混和气体受热颜色变深,说明,; ,。,B,:混和气体遇冷颜色变浅,说明,; ,。,NO,2,浓度增大,平衡向逆反应方向移动,NO,2,浓度减小,平衡向正反应方向移动,分析,A,:混和物受热,速率均增大,但,V(,吸,) V(,放,),,,故平衡向吸热反应方向移动;,B,:混和物遇冷,速率均减少,但,V(,吸,) V(,放,),,,故平衡向放热反应方向移动;,2NO,2,N,2,O,4,H=-56.9kJ/mol,V,正,= V,逆,V,正,V,逆,t,1,t,(,s,),V,(,molL,-1,S,-1,),0,t,2,V”,正,= V”,逆,V,逆,V,正,升高温度,速率,|,时间关系图,2NO,2,(,g,) N,2,O,4,(,g,) H=-56.9kJ/mol,温度对化学平衡的影响,升温对吸热反应有利、降温对放热反应有利,(,红棕色,),(,无色,),思考与交流,讨论,试比较以下三种状态下的温度关系:,改变温度前混合气体温度,T,1,;,改变温度后瞬时气体温度,T,2,;,改变温度达新平衡后混合气体温度,T,3,。,升温:,;,降温:,。,2NO,2,(,g,) N,2,O,4,(,g,) H=-57kJ/mol,T,2,T,3,T,1,T,1,T,3,T,2,练习,在高温下,反应,(,正反应为吸热反应)要使混合气体颜色加深,可采取的方法是,A,、减小压强,B,、缩小体积,C,、升高温度,D,、增大,H,2,浓度,( B C ),2HBr(g) H,2,(g) + Br,2,(g),4,、催化剂对化学平衡的影响,:,催化剂同等程度改变化学反应速率,,V,正,= V,逆,,只改变反应到达平衡所需要的时间,而不影响化学平衡的移动。,例:对如下平衡,A(,气,),B (,气,) 2C (,气,),D (,固,),V,正,V,逆,0,t,1,t,2,V,正,= V,逆,t,3,正催化剂对化学平衡的影响,V,正,V,逆,0,t,1,t,2,V,正,= V,逆,t,3,负催化剂对化学平衡的影响,练习,对任何一个平衡体系,采取下列措施一定引起平衡移动的是,A,、加入一种反应物,B,、增加体系的压强,C,、升高温度,D,、使用催化剂,( C ),条件的改变,平衡移动方向,新平衡建立时,具,体,增大反应物浓度,减小反应物浓度,增大体系压强,减小体系压强,升高温度,降低温度,向正反应方向移动,向逆反应方向移动,向体积缩小方向移动,向体积增大方向移动,向吸热方向移动,向放热方向移动,向,减弱,这种改变的方向移动,反应物浓度减小,反应物浓度增大,体系压强减小,体系压强增大,体系温度减小,体系温度增大,减弱这种改变,规,律,改变一个条件,总结,改变反应条件时平衡移动的方向,催化剂对化学平衡无影响,能缩短平衡到达的时间。,化学平衡移动:,化学平衡状态,1,V,正,=V,逆,各物质组成一定,化学平衡状态,2,V,正,=V,逆,各物质组分含,量达新值,平衡被破坏,V,正,V,逆,各物质组分变化,新的平衡状态与旧的平衡状态不同在于,:,1 V,和,V,数值不同,可能大也可能小。,2,平衡混合物中各物质含量一定发生变化,可见,要引起化学平衡的移动,必须是由于外界条件的改变而引起,V,正,V,逆,。,平衡移动的本质:,化学平衡为,动态平衡,,条件改变造成,V,正,V,逆,平衡移动原理(勒沙特列原理):,如果改变影响平衡的条件(如浓度、压强、或温度)等,平衡就向能减弱这种改变的方向移动。,如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够,减弱,这种改变的方向移动。,(1),适用范围,适用于任何动态平衡体系(如:溶解平衡、电离平衡等),未平衡状态不能用此来分析。,(2),适用条件,一个能,影响化学平衡的外界条件的变化,(3),平衡移动的结果是,“,减弱,”,外界条件的影响,而,不能消除,外界条件的影响。,勒夏特列原理,(,平衡移动原理,),7,、对任何一个平衡体系,采取下列措施一定引起平衡移动的是( ),A,、加入一种反应物,B,、增加体系的压强,C,、升高温度,D,、使用催化剂,C,课堂练习,8,、可逆反应,2X,Y,Z,(g)(,正反应为放热反应,),达到平衡。升高温度后混合气体的平均相对分子质量减小,则下列情况正确的是( ),A,X,和,Y,可能都是固体,B,X,和,Y,一定都是气体,C,X,和,Y,可能都是气体,D,X,和,Y,至少有一种为气体,CD,DE,BC,A.,正,增大、,逆,减少,B.,正,、,逆,均不变,D.,平衡向右移动,E.,正,、,逆,均增大,C.,平衡不发生移动,9,、某一温度下,在一带有活塞的体积可变的密闭容器中,可逆反应:,N,2,+3H,2,2NH,3,达到平衡,若向活塞施加一定的压力,使容器体积减小,则下列叙述正确的是,( ),;若保持该容器的体积不变,向该平衡体系中充入氩气,则下列叙述正确的是,( ),课堂练习,10,、下列不能用勒夏特列原理解释的是,( ),棕红色,NO,2,加压后颜色先变深后变浅,Fe(SCN),3,溶液中加入固体,KSCN,后颜色变深,氯水宜保存在低温、避光条件下,SO,2,催化氧化成,SO,3,的反应,往往加入过量的空气,打开易拉罐有大量气泡冒出,加催化剂,使氮气和氢气在一定条件下转化为氨气,课堂练习,1,、某一温度下,在一带有活塞的体积可变的密闭容器中,可逆反应:,N,2,+3H,2,2NH,3,达到平衡,若向活塞施加一定的压力,使容器体积减小,则下列叙述正确的是,( ),;若保持该容器的体积不变,向该平衡体系中充入氩气,则下列叙述正确的是,( ),DE,BC,A.,正,增大、,逆,减少,B.,正,、,逆,均不变,D.,平衡向右移动,E.,正,、,逆,均增大,C.,平衡不发生移动,【,综合练习,】,2,、对某一可逆反应来说,使用催化剂的作用是,( ),A.,提高反应物的平衡转化率,B.,以同样程度改变正逆反应的速率,C.,增大正反应速率,降低逆反应速率,D.,改变平衡混合物的组成,B,
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