用户名:dgqjj
Email:webmaster@dgqjj.com
注册时间:2012/4/8
最后登录:2022/2/11
老油条
发贴数:2432
积分:7404
更新:2013/12/6
|
1 #
温度改变对化学平衡的影响
1.有一点必须清楚地认知到，虽然气体压力(数量或体积)的改变，会改变平衡位置，但不会改变平衡常数(假设这是理想气体)。
2.举例来说，增加反应物会使得平衡位置往右移动，但是平衡常数完全不受影响。新的平衡浓度仍旧符合原本的的平衡常数。
3.然而，温度对平衡的影响就不同了，因为平衡常数的数值K会随著温度变化而改变。我们可以用勒沙特列原理预测改变的方向。
翻译编写StevenS.Zumdahl《Chemical Principles》
徐弘毅：
1.为什么“气体压力(数量或体积)的改变，会改变平衡位置，但不会改变平衡常数”？
2.气体压力改变，并没有改变粒子本身的能量（粒子的数量与动能），只是改变粒子彼此之间的距离，并因此改变碰撞频率。
3.所以，虽然平衡位置改变，但是因为，“反应物粒子的总能量”与“产物粒子的总能量”的比例没有改变，所以，“平衡常数”是一样的。
4.化学反应：jA+kB→lC+mD的“平衡常数K”＝[C]l[D]m/[A]j[B]k。[]代表在平衡状态下每种物质的浓度。
5.“产物C和D”的浓度说明，每单位体积有多少颗粒子可以碰撞？“系数l和m”说明在平衡状态下，C和D物质的数量比例应该是多少？应该要有效碰撞多少次来打断或键结化学键？每种物质的数量比例通常用“莫耳数”为单位。
6.反应物“A、B”和它们的系数“j、k”，道理也是一样。
7.所以，[C]l[D]m就是产物粒子的总能量。[A]j[B]k是反应物粒子的总能量。
8.以哈柏法为例，合成氨的平衡反应方程式是N2(g)+3H2(g)←→2NH3(g)。
9.要合成1莫耳的NH3粒子，每单位体积的“氮气N2”分子必须跟全部的气体有效碰撞1次，使自己的分子化学键断裂，才能得到一颗、一颗独立的“N氮原子”。
10.以上的描述用数学表达：[N2]×1。注：[N2]是氮气分子的浓度，也是每单位体积的“N2氮气”分子数。
11.然后，一颗、一颗独立的“N氮”原子，再跟其他的“H2”分子有效碰撞3次，每次有效碰撞，撞断“氢气H2分子”的化学键，并取得1颗“H氢原子”键结，才变成“氨NH3分子”。其他的“H2”分子，用“H2”的浓度表示，写成。
12.以上正反应的碰撞过程，用数学表达：
｛〔([N2]×1)×〕×｝×＝[N2]1×3
13.逆反应的情况就是，每单位体积的“NH3氨气分子”，至少要跟其他的气体粒子有效碰撞2次，目的是要撞开1个“氮N”原子与1个“氢H”原子，使“NH3氨”分子瓦解成H2,H,N。方程式可写成NH3→1/2N2+3/2H2。
14.以上逆反应的碰撞过程，用数学表达：
[NH3]×[NH3]=[NH3]2
15.化学平衡，就是正反应与逆反应的粒子碰撞，互相竞争，最后达成平手的状态，平衡状态的指标就是“平衡常数K”。以哈柏法为例，K=[NH3]2/[N2]1×3
16.如果一个容器里，组成分子的原子颗粒数固定，代表化学键的能量固定：环境温度固定，代表每个粒子的动能固定。
17.压缩或放大体积，改变粒子的活动空间，会使系统中各类气体粒子的浓度提升或减少，这会影响每次碰撞之间的距离、碰撞的频率，但是没有影响到粒子本身的能量与移动速率。
18.所以，虽然平衡位置移动，但是“反应物粒子的总能量”与“产物粒子的总能量”的比值“平衡常数K”，还是维持固定不变。
19.温度对平衡的影响就不同了，因为平衡常数的数值K会随著温度变化而改变。这是因为温度中的热能会改变粒子的能量，使得“反应物粒子的总能量”与“产物粒子的总能量”都改变了。 |
|