2010年9月27日 星期一

改變壓力的效果 The Effect of a Change in Pressure

化學原理啟迪154

1.      基本上,在溫度固定不變的情況下,有3種方法可改變氣體化合物系統的壓力

(1)   體積固定不變,增加或移除氣體反應物或產物。

(2)   體積固定不變,增加鈍氣(不會參與反應的氣體)

(3)   改變裝氣體的容器體積

2.      一個體積固定保持不變的系統中,增加鈍氣,不會對平衡位置產生任何影響。增加鈍氣會增加整體壓力,但不會影響反應物或產物的分壓(假設它是理想氣體),所以,系統會維持原本的平衡位置。

3.      裝氣體的容器的體積改變的話,反應物與產物的濃度分壓也改變。我們可以計算系統的反應商數Q,預測移動的方向。不過,還有更簡單的方法可以解決有關氣體化合物的反應問題:把焦點放在氣體體積上。

4.      核心概念是:當裝氣體的容器體積變小的時候,氣體系統的應對方法就是縮小自己的體積。氣體縮小自己體積的方法就是,減少系統中的氣體分子的數量

5.      為了瞭解這是如何運作的,我們要重新思考理想氣體定律,調整之後得到

V=(RT/P)n

注:V體積;R常數0.08206Latm K-1mol-1 T絕對溫度:P壓力;n莫耳數。

6.      溫度T壓力P固定不變的情況下

Vn

7.      也就是,在固定的溫度壓力下,氣體的體積直接與容器內的氣體粒子的數量成正比,意思是,氣體粒子數量愈多,體積愈大,數量愈少,體積愈小

n   翻譯編寫Steven S. ZumdahlChemical Principles

 

徐弘毅:

1.      溫度固定不變的情況下,有3種方法可改變氣體化合物系統的壓力(1)體積固定不變,增加或移除氣體反應物或產物。

2.      這個作法會移動平衡位置,使平衡位置往抵銷「改變力量」的方向移動,例如,「移除氣體產物」,會讓反應往「增加氣體產物」的方向移動。

3.      (2) 體積固定不變,增加鈍氣(不會參與反應的氣體)

4.      氣體濃度是mol/L:每單位體積(L)的粒子數量(mole);新增加的鈍氣,不會影響反應物或產物的粒子數量,所以,不影響產物或反應物的濃度,因此也不會影響平衡位置。,

5.      但是,一個固體體積的容器,增加更多氣體粒子,會使粒子之間的碰撞頻率變高;粒子每秒碰撞容器牆壁的頻率變高,壓力就會變大,所以,增加鈍氣會增加氣體的整體壓力。

6.      (3) 變裝氣體的容器體積。假設粒子的數量一樣,但是體積變小,會使氣體粒子的彼此碰撞的頻率上升,這會發生什麼情況呢?

7.       [1]依據亞佛加厥定律,溫度相同的條件下,體積與粒子數量成正比,體積愈大粒子愈多,體積愈小粒子愈少。

8.      所以,體積變小,氣體粒子的數量應該要變少,如何變少?數個粒子互相結合成1個氣體粒子,使氣體粒子的整體數量下降。

9.      [2]依據波以爾定律,氣體壓力與體積成反比:體積愈大壓力愈小,體積愈小壓力愈大。所以,體積變小,而溫度、數量都不變的話,壓力就會變大。

10.  由此可知,改變裝氣體的容器體積,反應物與產物的濃度會改變,分壓也會改變。

11.  我們可以計算系統的反應商數Q,預測移動的方向。這個方法比較麻煩,要先測量平衡狀態下,反應物與產物的濃度,計算「平衡常數K」;然後再測量體積改變後,反應物與產物的初始濃度,計算「反應商數Q」。

12.  另一個更簡單的方法是,直接觀察「氣體體積」與「粒子數量」的關係。

13.  假設裝氣體的容器體積變小,氣體系統就要縮小自己的體積,縮小的方法就是減少粒子數量。

14.  從平衡的反應方程式可以看得出來,往那個方向移動,可以減少粒子的數量,所以,可以直接判斷平衡位置移動的方向。

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