2NO2(g)==N2O4(g),恒温增大压强,颜色如何变化?
SIRUI前辈
2022年09月09日 22:04
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由于我不知道如何打出可逆符号,本篇专栏中的长等号表示可逆符号。


推导

为了使问题简化,我们把反应设为:

2A(g)==B(g)

我们将该反应的平衡常数表示出来:

K%3D%5Cfrac%7Bc(B)%7D%7Bc%5E2(A)%7D%3D%5Cfrac%7Bn(B)%2FV%7D%7Bn%5E2(A)%2FV%5E2%7D%3D%5Cfrac%7Bn(B)%7D%7Bn%5E2(A)%7DV%20%20%20

由于平衡常数只与温度有关温度不变,那么:

%5Cfrac%7Bn_%7B1%7D%20(B)%7D%7Bn_%7B1%7D%20%5E2(A)%7DV_%7B1%7D%20%3D%20%5Cfrac%7Bn_%7B2%7D%20(B)%7D%7Bn_%7B2%7D%20%5E2(A)%7DV_%7B2%7D%20%E2%91%A0

由于增大压强,反应系数左大于右,那么反应正向移动,A物质的量减少,B物质的量增加。

假设A减少2xmol,B增加xmol,就可以得到:

n_%7B2%7D(A)%3Dn_%7B1%7D(A)%20-2x%20%E5%8D%B3n_%7B1%7D(A)%3En_%7B2%7D(A)

n_%7B2%7D(B)%3Dn_%7B1%7D(B)%2Bx%E5%8D%B3n_%7B1%7D(B)%3Cn_%7B2%7D(B)%20%20

要知道颜色是否变化,就看NO2浓度是否变化即可,很容易得到:

%5Cfrac%7Bc_%7B1%7D(A)%7D%7Bc_%7B2%7D(A)%7D%3D%5Cfrac%7Bn_%7B1%7D(A)%7D%7Bn_%7B2%7D(A)%7D%C2%B7%5Cfrac%7BV_%7B2%7D%20%7D%7BV_%7B1%7D%20%7D%20%E2%91%A1

联立①②可以得到:

%5Cfrac%7Bc_%7B1%7D(A)%7D%7Bc_%7B2%7D(A)%7D%3D%5Cfrac%7Bn_%7B2%7D(A)%20%7D%7Bn_%7B1%7D(A)%7D%20%C2%B7%5Cfrac%7Bn_%7B1%7D(B)%7D%7Bn_%7B2%7D(B)%7D%20

由前面的不等式我们知道:

%5Cfrac%7Bn_%7B2%7D(A)%20%7D%7Bn_%7B1%7D(A)%7D%20%3C1%E4%B8%94%5Cfrac%7Bn_%7B1%7D(B)%7D%7Bn_%7B2%7D(B)%7D%20%3C1

所以:

%5Cfrac%7Bc_%7B1%7D(A)%7D%7Bc_%7B2%7D(A)%7D%3C1%E5%8D%B3c_%7B1%7D(A)%3Cc_%7B2%7D(A)


结论

在这个可逆反应中,增大压强,会使NO2浓度增加,颜色变深。

当然,以上仅是针对这一个反应的定量推导,至于结论是否具有普遍性,即:“平衡移动的影响总是小于外界环境的影响“,也就是我们所谓的勒夏特列原理,显然这篇专栏不足以说明