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为什么温度升高会使放热反应速率加快? 第1页

  

user avatar   phosphates-30 网友的相关建议: 
      

这个问题中有太多太多的槽点,我来一个一个地说明。

  1. 热力学 动力学。勒夏特列原理是针对反应平衡的——也就是热力学;反应速率是针对动力学的。如果我们假设按照高中化学的理解,温度升高时反应速率一定加快(反例我将在2.中讨论),那么对于一个平衡反应 ,如果这是一个放热的基元反应的话

正向反应速率就是

逆向反应速率就是

最终达到平衡时,C、D的浓度分别为 和 ,则有平衡常数 ,也就是 ;

根据阿伦尼乌斯方程(基元反应的反应速率常数与温度的关系), , 其中A是指前因子——是个正的常数, 是活化能(对于基元反应必定大于0), 是玻尔兹曼常数,T是温度。由此可见,随着温度的升高, 一定是增大的——也就是说 和 一定都是变大的。——也就是说,随着反应温度的升高,无论是正向反应,还是逆向反应,反应速率都会变快。

那么如何解释放热过程对平衡的影响呢?一个放热过程,就是反应物的能量比产物的要高;而从能级中我们也可以看出,在这种情况下,正向反应的活化能 比逆向反应的活化能 要小。

那么我们对阿伦尼乌斯方程进行求导会得到 . 也就是说,活化能 越大,则 受温度的影响也越大。那么,对于一个放热反应,逆向反应的活化能更大,那么逆向反应速率增加的倍数将比正向反应的更大,这也是为什么根据勒夏特列原理,平衡将会逆向移动。

而因为无论正向还是逆向反应的速率都更快了,所以反应是会更快地达到平衡状态的。

2. 如果你是高中生的话,请不要阅读第2部分,因为它会影响你高考答题。

实际上并不是所有的反应,其反应速率都会随着温度的升高而加快。绝大多数的反应并不是基元反应,因此也不一定会符合阿伦尼乌斯方程。实际上反应速率与温度的关系一共有五种,具体的(包括每一种情况的解释)可以阅读我的这个回答




  

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