化学反应原理 —— 平衡 | 浓缩版

平衡浓缩版

2023.10.10

$\it 0$ $\sf General\ Solution$#

这一块需要建立一个体系，把所有的知识建立一个结构，把它们互相联系起来。

$\it 0.1$ 动力学与热力学#

从动力学的角度考虑问题，就是考虑反应的速率。$v_正$ $v_逆$ 相等且不变时，反应达到平衡。

影响速率的因素：

• 内因：反应的活化能（$\gets$ 反应物的键能）
• 外因：$c,p,T,cat$，原电池
• 慢反应（决速步），能垒（$\max\{E_{\text a}\}$）（有效碰撞）

从热力学的角度考虑问题，就是考虑反应进行的程度。$Q=K$ 时，反应达到平衡。

影响平衡的因素：

• $c,p,T$
• 副产物

我们需要做的就是建立一个体系，看到题目能反应过来这道题是在考动力学还是热力学还是兼而有之，然后依次考虑。

比如一种经典题型：告诉你时空转化率（一定时间内不同温度下转化率）的曲线，它是一个先增大后减小的曲线，问你为什么先增大后减小。

容易想到，在 $t$ 较小（你可以假设 $t\to0$ 来思考）时，动力学起决定性作用，此时 $T\uparrow \to v\uparrow \to \alpha \uparrow$，而 $t$ 抵达最高点时已经抵达平衡，$T\uparrow$ 反应应当有 $\Delta H <0$ 因此平衡逆向移动 $\alpha\downarrow$。

$0.2$ 详细的结构#

一些常见的或共有的就不写了

$T\uparrow$ 时，可能的影响有：

• $cat$ 的活性，比如活性上升反应速率会猛然增加。
• 需要高温的反应消耗能源多（这个高压也是同理）

$\Delta H < 0$ 时，可能的影响有：

• 反应容易自发

有副反应时，可能的影响有：

• 副反应的选择性更高阻碍正反应

有副产物时，可能的影响有：

• 杂质（或许吧，没见过）
• 有利于工业/生活发展的副产物 or 不利于的

$0.3$ 做题的技巧 or 套路#

关于勒夏特列原理的使用，有一个简便方法（发明者国宝只爱叫小番）：

• $T\uparrow$ 时，写出 $\Delta H < 0\ \text {or} > 0$ 的大于号或小于号，然后在符号上加一条横线变成一个箭头，平衡朝着箭头的方向移动，反之就相反。
• $p\uparrow$ 时，写出左边气体计量数之和 $>\ \text {or} <$ 右边气体计量数之和的大于号或小于号，然后在符号上加一条横线变成一个箭头，平衡朝着箭头的方向移动，反之就相反。

比如 $T\uparrow,\Delta H < 0$，你在 $<$ 加上一条横线变成 $\gets$，因此平衡逆向移动。

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关于有多个反应，列三段式求解不方便时，你可以：

• 原子守恒
• 扎扎实实列三段式，不重复的一个接一个列，反应了多少需设参，每一个反应的起始量都是在前面反应的基础上列的（由于你每个都是设参，每次反应多少可以变化，所以这种做法是正确的，但是不推荐）

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在恒 $V$ 容器中计算 $K_c$ 较为方便，而在恒 $p$ 容器中计算 $K_{\text p}$ 较为方便。

因为恒 $V$ 容器中计算 $K_{\text p}$ 需要用 $p_0\cdot\varphi(\rm B)$ 去计算气体 $\rm B$ 的分压，而恒 $p$ 容器中分压就是 $p_0\cdot\dfrac{p_{\rm B}}{p_0}=p_{\rm B}$。反之同理。