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科学 / 化学 / 02

化学平衡 实验室

加热或压缩这管气体,看棕色往哪边跑。

ENGINE / EQUILIBRIUM-ENGINE-1范特霍夫 / 勒夏特列
N₂O₄ ⇌ 2NO₂(正反应吸热)298.0 K · ×1.00
参考管 · 298 K · 1.0×当前管 · 298.0 K
ENGINE EQUILIBRIUM-ENGINE-1 / Kc 0.0088 · 活塞 ×1.00

探索路线

先猜一猜,再动手。

知道化学反应可以"走到一半停住":正反两个方向同时进行、速率相等时就是平衡。

01

从 298 K 出发,只升温,观察棕色深浅和转化率。

02

只降温到 250 K,看颜色几乎消失。

03

回到 298 K,只压缩体积(0.5×),对比"转化率"和"浓度"两个读数。

第一步 · 先猜一猜

无色的 N₂O₄ 分解成棕色的 NO₂ 要吸热。把 298 K 加热到 450 K,管内颜色会?

选一个你现在的预测。

第二步 · 观察当前状态

当前读数

温度298.0 K
体积倍数1.00 ×
平衡常数 Kc0.0088
[NO₂](棕色来源)0.0275
[N₂O₄]0.0862
转化率13.8%

发生了什么?

298 K、正常体积:Kc = 0.0088,转化率 13.8%,浅棕色是这根管的常态。

记录观察

第三步 · 接受一个挑战

0 / 3
01加热到几乎全分解

让转化率超过 90%。

提示

升温推 Kc:450 K 时转化率 98.2%。

02冷冻回无色

让转化率降到 5% 以下(颜色"Almost colorless")。

提示

降温压制分解:250 K 时转化率只剩 1.6%。

03压缩的反直觉

在 298 K 把体积压到一半(volumeFactor 0.5)。看转化率下降的同时 NO₂ 浓度反而上升。

提示

压缩让平衡偏向分子数少的 N₂O₄:转化率 13.8% → 10.0%,但 [NO₂] 从 0.0275 升到 0.0398——"变淡的反应,变浓的管子"。

安全与范围网页模拟。真实的二氧化氮是有毒棕色气体,任何接触都需专业防护。

你看到的是

N₂O₄ 分解成红棕色的 NO₂ 是吸热反应。升温让平衡右移(范特霍夫方程改写 Kc),棕色加深;压缩体积则推它回到分子数更少的 N₂O₄ 一侧,棕色变浅——勒夏特列原理在管子里直接可见。引擎用 ICE 表精确求解二次方程,右侧试管与 298 K 参考管对比。

动手试试先压到 ×0.5,再热到 420 K,看两股力量打架。温度赢,还是体积赢?Kc 知道答案。
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