资源描述
用类推的方法介绍化学平衡,看起来也许牵强,但是理论上是正确的。设想这样一种情境:有一棵山楂树坐落在两家院子之间,其中一家的主人是个老汉,另一家则有着父子二人。父亲让年轻的儿子将后院的山楂清理掉。小男孩很快想到最省事的方法是将山楂从自己家院子扔到对面邻居家的院子里去。结果激怒了邻居老汉,山楂变成了烫手的山芋,谁都不想它们在自己的院子里。老汉和男孩就此展开了扔山楂的战斗,战斗的双方都在用自己最大的努力将山楂扔向对方的院子。谁将获胜呢?
假设战斗开始时,双方的山楂一样多,并且男孩的敏捷度更高、更为有力。你有可能会认为小男孩将取胜,将自家院子里的山楂都扔到了对手老汉家的院子里。但是请注意,结果未必如此。
这场扔山楂的战斗可分为五个阶段。
第一阶段,男孩准备战斗。
第二阶段,男孩开始扔山楂,老汉发现后进行还击。由于男孩敏捷有力,很明显,男孩扔到老汉院子里的比老汉扔到男孩这边的山楂要多。老汉院子里的山楂会越来越多。
第三阶段,老汉扔山楂速度仍然那么慢,但是因为他院子里的山楂越来越多,捡山楂所用时间越来越少。
第四阶段,男孩扔得快,但他这边山楂稀疏,在院子里跑来跑去捡山楂的时间花费的时间多。
第五阶段,双方形成僵局。男孩这边的山楂越来越稀少,他需要跑更多的地方才能捡到山楂。反观老汉,捡山楂省时多了。最终打成了平手,你扔过来和我扔过去的山楂数目一样多,各自院子里山楂的数目不再改变。但是各自院子里山楂的数目究竟多少,取决于两个人灵敏程度的相对大小。可以肯定的是山楂不会只有一边有,而是两边院子里都有。
化学平衡分析:
我们将老汉扔山楂的速率定义为:RateM = kMCM
这个速率指的是每秒钟扔到栅栏对面的山楂的数目,CM指的是老汉院子里每平方米土地上山楂的数目,速率常数kM,单位为m2/s。kM的值取决于老汉的灵敏度,他在院子里奔跑的速度。
年轻男孩扔山楂的速率定义为:RateB = kBCB。意义如上。根据我们的假设,kM<kB。
如果男孩将山楂都扔到老汉那边后,老汉才出来,那么RateM 要比RateB大,男孩的灵敏没有多大的用处。如果山楂一开始都在男孩这边,RateB要比RateM大得多,因为kM<kB。
双方院子里的山楂一样多时,总是男孩子这边的山楂少。
平衡阶段4、5
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