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化学 · 课程

区分速率变化与平衡位置

“更快”和“更多”听起来差不多,一紧张就混成同一个答案。

本页内容
  1. 两个不同的问题
  2. 四种改变的比较
  3. 例题
  4. 需要留意的错误
  5. 自我检测
  6. 接下来学什么

速率(rate) 告诉你多快达到平衡。平衡位置(position) 告诉你达到平衡后有多少生成物。一个改变可能只影响其中一个,也可能两个都影响。在可逆反应与化学平衡这一单元,把两者分开写是得分的关键。

这节课建立在预测平衡移动以及反应速率的碰撞观念上。

两个不同的问题

问题关于答案用词
多快达到平衡?速率更快、更慢、更早、更晚
最后有多少生成物?位置更多生成物、更少生成物、向右/向左移动

在草稿上写两个标题:“速率”和“位置”,每个改变在每个标题下各回答一次。

四种改变的比较

改变对速率的影响对平衡位置的影响
加入催化剂更快,两个方向相同无变化
升高温度更快,两个方向都加快向吸热方向
增大压强(气体)更快若两边气体分子数不同,向分子数较少的一边
增大反应物浓度起初更快向生成物方向

催化剂这一行是考官最爱考的,因为诱人的答案“它提高产率”是错的。催化剂不会让反应走得更远;它只让反应更早到达。

例题

对于反应 N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g),正反应放热。描述每个改变对 (i) 达到平衡的速率和 (ii) 氨的平衡产率的影响。

A. 加入铁催化剂。 (i) 更快,因为催化剂为两个反应提供能量更低的途径。(ii) 无变化,因为两个反应被加快的程度相同。

B. 升高温度。 (i) 更快,因为粒子能量更高,更频繁地以足够的能量碰撞。(ii) 产率降低,因为温度升高有利于吸热的逆反应。

C. 增大压强。 (i) 更快,因为气体粒子靠得更近,碰撞更频繁。(ii) 产率提高,因为左边 4 个气体分子、右边 2 个,平衡位置向 NH₃ 方向移动。

三个相同的改变每次都让速率“更快”,但产率却分别是:无变化、下降、上升。这个对比就是整节课的重点。

需要留意的错误

错误答案: “升高温度会提高氨的产率,因为反应更快。”

这是用速率的事实去回答平衡位置的问题。

更正是给出两个分开的陈述:“升高温度使反应更快。但正反应放热,所以平衡位置向反应物方向移动,氨的平衡产率下降。”如果题目只问产率,就只给第二个陈述;如果问多快,就只给第一个。

自我检测

1. 在平衡状态的可逆反应中加入催化剂。描述它对平衡位置和达到平衡所需时间的影响。

查看答案

位置: 无变化,因为两个方向被加快的程度相同。时间: 缩短,因为催化剂降低了两个反应所需的能量。

2. 对于 H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g),增大压强。说明对速率和位置的影响。

查看答案

速率: 更快,因为粒子靠得更近,碰撞更频繁。位置: 无变化,因为两边各有 2 个气体分子。

3. 对于正反应放热的 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃,降低温度。说明对速率和 SO₃ 产率的影响。

查看答案

速率: 更慢,因为碰撞时能量足够发生反应的粒子更少。产率: 更高,因为冷却有利于放热的正反应。

接下来学什么

现在你可以处理真正的工业问题:描述产率与速率的折中,在那里,提高产率的条件和提高速率的条件拉向不同方向。

如果“更快”和“更多”在你的书面答案里仍然模糊,线上一对一化学补习的老师可以用混合例题和你一起理清。

常见问题

催化剂会改变平衡位置吗?

不会。催化剂使正反应和逆反应加快相同的倍数,所以平衡更早达到,但最终组成不变。它缩短所需时间,而不是增加能生成的产量。

温度升高使速率加快,为什么还会降低产率?

这是两个独立的效应。温度升高使两个反应都加快,所以更早达到平衡;同时它也使平衡位置向吸热方向移动。如果正反应放热,平衡时的产率会下降,尽管速率更高。

增大压强总是同时改变速率和平衡位置吗?

增大气体压强会加快速率,因为粒子靠得更近,碰撞更频繁。只有当两边气体分子数不同时,它才会改变平衡位置。气体分子数相同时,速率上升,位置不变。

更新于:

下一步

如果速率和产率总在你的答案里混在一起,一对一的老师可以教你分成两栏的整洁习惯,并用混合题测试,直到它变成自动反应。

一小时付费试听课,按所安排老师确认的收费,RM80 起。

补习由家长或监护人安排。用 WhatsApp 把这页发给他们,他们就可以替你咨询。

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