化學平衡的規則(加溫,施壓)很奇怪!不符合物理分析

時間 2022-08-15 21:15:11

1樓:匿名使用者

樓主之前的表述都沒有問題,但從「化學反應能進行只跟碰撞機率和粒子速度有關」開始就說得非常含糊。化學反應的確可以理解成分子或原子等的碰撞,一個反應的某一方向的速率也跟碰撞速率有關,但化學反應的速率絕不僅僅取決於碰撞機率和粒子速度。這也只涉及一個方向的反應,是動力學的問題,而平衡屬於熱力學範疇。

兩者沒有直接的關係。一個方向的反應速率並不能決定平衡的位置,另一方向的反應也對它起著作用。

因此,從「施壓是平均自由程變小,然後碰撞概率變大了」不能得到加壓導致平衡右移的結論,因為逆反應的速率也由於碰撞頻率增大而增大了。事實上,逆反應速率增大的更多,平衡會向左移動。

樓主的「促進」一詞使用也很含糊。q1中的和之前的「促進」應該指的是總反應程度也就是平衡位置的變化;q2中的「促進」似乎指的是加快反應速率。為了避免混淆,在這裡我不使用「促進」這個詞,分別回答樓主的兩個問題。

先回答q2:化學反應發生的條件並不只是發生碰撞,它還需要合適的取向和足夠的能量。否則,兩個的粒子只會發生彈性或非彈性碰撞,相互彈開,不發生化學反應。

例如:no2的2個n原子碰到一起才能生成n2o4,一個分子的n原子和另一分子的o原子碰撞不會生成n2o4,這是取向不對;取向合適的2個no2分子碰撞還需要克服分子間的斥力才能合併成一個分子,能量不足也不能反應。設發生反應需要的能量是e*,反應物和生成物能量分別是er和ep。

因為反應吸熱,er-ep<0。根據玻爾茲曼分佈,正逆反應中達到發生反應的碰撞能量的分子數之比為exp[-(e*-er)/rt]/exp[-(e*-ep)/rt]=exp[(er-ep)/rt]。溫度由t1上升到t2時,這個比值由exp[(er-ep)/rt1]變為exp[(er-ep)/rt2],而exp[(er-ep)/r·(1/t1-1/t2)]<1,即exp[(er-ep)/rt1]

它表示溫度升高後正逆反應中達到發生反應的碰撞能量的分子數之比增大,即正逆反應中達到發生反應的碰撞能量的分子數都增大的同時,正反應的增大的更多。而碰撞的速率在升溫過程中變化幅度是相同的。因此升溫時正反應比逆反應加快更多,平衡會向正反應方向移動。

q1:第一問已經解釋了。第二問,當一個n2o4分子和其他分子(no2或n2o4)碰撞後擁有了e*的能量後,它還需要將這些能量集中到n-n鍵上才能使它斷裂。

這個過程需要時間。而在這個過程中高能的n2o4分子還可能和其他分子碰撞而將自己的能量傳遞給其他分子,之後便不能發生反應。n2o4分子通過碰撞得到能量和失去能量的過程的速率在增大壓強時擴大相同倍數,因為碰撞頻率擴大相同倍數。

因此單位體積的高能的n2o4分子數只與壓強的1次方成正比,而正反應速率與單位體積的高能的n2o4分子數也就是壓強的1次方成正比。通過對碰撞頻率的簡單計算可以得到逆反應速率與壓強的2次方成正比。因此增大壓強會使逆反應速率增大更多,而使平衡左移。

不知道樓主的物理和化學水平達到什麼程度,所以我儘量用簡單的原理解釋,有些地方不能做到完全嚴格。希望你能滿意。

2樓:鳳木又寸

根據化學平衡移動原理,當一個反應達到平衡時,改變某一反應條件,平衡就向減弱這個改變的方向移動。

如升高溫度,要減弱這個改變,就需要降低溫度,平衡就得向吸熱反應方向移動。從反應速度考慮,升高溫度,反應速度都加快,只是吸熱反應速度提高的多。

如增大壓強,要減弱這個改變,就要減小壓強,平衡就向氣體分子數減少的方向移動。

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