问题5:催化剂为什么能改变化学反应速率,却不能改变化学平衡状态 化学平衡状态的判断

问题5催化剂为什么能改变化学反应速率,却不能改变化学平衡状态?

答:山东科技版《化学反应原理》第61页指出:“催化剂通过参与改变反应历程、降低反应的活化能来提高化学反应速率。需要注意的是,催化剂不能改变化学反应的平衡常数,不能改变平衡转化率。”加入催化剂对平衡移动没有影响,通常解释正、逆反应速率得到同等程度地加快,因此正、逆反应速率相等,平衡不发生移动。

化学反应速率应为正、逆反应速率之差(v0 = v+v)。催化剂可以加快总反应速率,即正、逆反应速率之差要增大(vv 0),须使正反应速率的增幅(Δv')大于逆反应速率的增幅(Δv)才能实现。这样如果在平衡状态时引入催化剂则使正、逆反应速率不等[(v+v')>(vv)],平衡不就发生移动了吗?

为了解决这个问题,我们以一个基元反应为例进行简要的推理。对于基元反应O→P:

由于任一基元反应的逆反应具有相同(但反向进行)的反应路径,所以当加入催化剂时,正、逆反应活化能的下降均相等(都为ΔE),所以正反应活化能为E+E,逆反应活化能为EE,如下图所示。

加入催化剂后正、逆反应速率分别为:

可见,引入催化剂通过降低活化能确实能够加快反应速率,而且正、逆反应速率得到同等倍数的增大。对于平衡状态,v + = v,正、逆反应速率的增幅相同,正、逆反应速率仍然相等,即= ,反应仍处于平衡状态。而对于非平衡状态,v +v,正反应速率的增幅更大,即,总反应速率加快。

总之,催化剂可以有效地加快反应速率,缩短达到平衡的时间,但对平衡状态没有影响。

问题5:催化剂为什么能改变化学反应速率,却不能改变化学平衡状态 化学平衡状态的判断

  

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