化学反应原理 —— 平衡 | 浓缩版

发布时间 2023-10-10 21:52:58作者: Into_qwq

平衡浓缩版

\(\it 0\) \(\sf General\ Solution\)

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。


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)

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。