第 10 单元
化学平衡
密封烧瓶里的棕色 NO₂ 看上去一动不动，其实每秒都有无数分子在结合与分开。这一单元从逐个分子的随机模拟出发，引出平衡常数和反应商，用精确的 ICE 求解器算出平衡组成，在真实的变色体系上检验勒夏特列原理，最后用热力学数据重算哈伯法的产率与折中。
- 1 动态平衡：两个方向同时进行 可逆反应不会“停下来”：正反应越来越慢、逆反应越来越快，直到两者相等。看一个逐个分子运行的模拟怎样从两头走到同一个平衡。 20 分钟
- 2 平衡常数与反应商 无论从什么混合物出发，平衡时 [HI]²/([H₂][I₂]) 总是约 54。写出 K、区分 Kc 与 Kp、处理固体和纯液体，并用 Q 与 K 的比较预测反应方向。 25 分钟
- 3 平衡计算：ICE 表 起始 · 变化 · 平衡：三行表格把任何平衡问题变成一个关于 x 的方程。看精确求根如何解决它，以及近似何时失效。 25 分钟
- 4 勒夏特列原理：平衡如何回应扰动 加试剂、压缩、加热——在氯化钴、硫氰合铁和 NO₂ 这些会变色的真实体系上扰动平衡，看它们怎样移动，又为什么只能部分抵消扰动。 30 分钟
- 5 哈伯法：工业上的折中 室温下 K 大得惊人，反应却慢得无法进行；升温加快了反应，却让平衡后退。用热力学数据算出产率随温度和压强的变化，理解 450 °C、200 bar 从何而来。 25 分钟