化学平衡的规则(加温,施压)很奇怪!不符合物理分析

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/30 23:30:38
例子:
反应平衡中
N2O4<--->2NO2,向右的反应是吸热,向左的是放热反应

对于加温有个规则:加温促进吸热反应
->加温会促使向右的反应

对于施压有个规则:施压有利于体积会变小的反应
->施压会促使向左的反应

但微观看:
加温是平均速度变大了。
施压是平均自由程变小,然后碰撞概率变大了。

化学反应能进行只跟碰撞几率和粒子速度有关吧?

Q1,为什么明明应该都是促进向右的反应,加压却不是?没有一个从微观角度的对两个情况都有效的解释?

Q2,加压和升温其实两边都促进,但是两边促进的程度不一样。因为不管吸热反应还是放热反应,在加温时,进行这2个反应的粒子的速度都提高了,但是吸热反应却进行的多。这个也很难解释,我看只能用建立模型了,我是说那种函数一样的。

根据化学平衡移动原理,当一个反应达到平衡时,改变某一反应条件,平衡就向减弱这个改变的方向移动。
如升高温度,要减弱这个改变,就需要降低温度,平衡就得向吸热反应方向移动。从反应速度考虑,升高温度,反应速度都加快,只是吸热反应速度提高的多。
如增大压强,要减弱这个改变,就要减小压强,平衡就向气体分子数减少的方向移动。

楼主之前的表述都没有问题,但从“化学反应能进行只跟碰撞几率和粒子速度有关”开始就说得非常含糊。化学反应的确可以理解成分子或原子等的碰撞,一个反应的某一方向的速率也跟碰撞速率有关,但化学反应的速率绝不仅仅取决于碰撞几率和粒子速度。这也只涉及一个方向的反应,是动力学的问题,而平衡属于热力学范畴。两者没有直接的关系。一个方向的反应速率并不能决定平衡的位置,另一方向的反应也对它起着作用。

因此,从“施压是平均自由程变小,然后碰撞概率变大了”不能得到加压导致平衡右移的结论,因为逆反应的速率也由于碰撞频率增大而增大了。事实上,逆反应速率增大的更多,平衡会向左移动。

楼主的“促进”一词使用也很含糊。Q1中的和之前的“促进”应该指的是总反应程度也就是平衡位置的变化;Q2中的“促进”似乎指的是加快反应速率。为了避免混淆,在这里我不使用“促进”这个词,分别回答楼主的两个问题。

先回答Q2:化学反应发生的条件并不只是发生碰撞,它还需要合适的取向和足够的能量。否则,两个的粒子只会发生弹性或非弹性碰撞,相互弹开,不发生化学反应。例如:NO2的2个N原子碰到一起才能生成N2O4,一个分子的N原子和另一分子的O原子碰撞不会生成N2O4,这是取向不对;取向合适的2个NO2分子碰撞还需要克服分子间的斥力才能合并成一个分子,能量不足也不能反应。设发生反应需要的能量是E*,反应物和生成物能量分别是Er和Ep。因为反应吸热,Er-Ep<0。根据玻尔兹曼分布,正逆反应中达到发生反应的碰撞能量的分子数之比为exp[-(E*-Er)/RT]/exp[-(E*-Ep)/RT]=exp[(Er-Ep)/RT]。温度由T1上升到T2时,这个比值由exp[(Er-Ep)/RT1]变为exp[(Er-Ep)/RT2],而exp[(Er-Ep)/R·(1/T1-1/T2)]<1,即exp[(Er-E