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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？

2013-04-16 09:35阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/2767323970

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（
v＞v 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 ++Δv＇)＞(v―+Δv)]，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+ -ΔE，逆反应活化能为E― -ΔE，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。

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