勒沙特列原理室

勒沙特列原理室是專為化學課堂設計的互動式 3D 氣相平衡模擬。在一個帶有可拖動頂部活塞和加熱底座套管的密封玻璃圓筒內，36 個碰撞的氣體分子不斷在反應物和產物之間互相轉化。學生可以測試吸熱四氧化二氮解離（N2O4 ⇌ 2 NO2，無色青色二聚體分裂為紅棕色單體）或放熱哈柏氨合成（N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3）。拖動活塞會立即改變體積和壓力，而調整溫度會改變平衡常數 Kc，讓學生觀察正向和逆向速率重新平衡，直到 Q 等於 Kc。

• 在 N2O4 ⇌ 2 NO2 系統中，將溫度滑桿調向 450 K，並觀察氣體混合物變暗，因為吸熱解離向右朝棕色 NO2 方向移動。
• 向下拖動頂部活塞，將室體積從 5.0 L 壓縮至 1.8 L，並觀察 N2O4 二聚體重新形成，因為平衡向氣體莫耳數較少的一側移動。
• 將系統切換為 N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3（放熱）並壓縮活塞，以了解為什麼高壓有利於哈柏法中的氨生產。
• 降低哈柏系統中的溫度，並觀察放熱反應冷卻時如何向產物方向移動（更高的 Kc）。
• 點擊「注入反應物」按鈕或點擊圓筒內的分子，使 Q低於 Kc，並觀察正向反應激增直至恢復平衡。

1. 1使用勒沙特列原理預測可逆氣體反應如何對濃度、壓力/體積和溫度的變化作出反應。
2. 2解釋為什麼壓縮氣體混合物會將平衡向氣體分子莫耳數較少的一側移動。
3. 3區分改變反應商 Q 的干擾（體積或濃度）與改變 Kc 本身的溫度變化。
4. 4將 N2O4 / NO2 氣體混合物的宏觀顏色變化與二聚體與單體的光譜微觀比率聯繫起來。

教師常問的問題