描述产率与速率的折中

工业折中的意思是选择能在可接受的速率和成本下得到可接受产率的条件，因为产率最高的条件和速度最快的条件指向不同方向。在答案中，你要说明两个影响，再说出选了什么以及为什么。

这是可逆反应与化学平衡的最后一节课，它把预测平衡移动与区分速率和平衡位置结合起来。

为什么会有折中？

以合成氨为例，它的正反应放热，两边的气体分子数也不同：

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) （正反应放热）

• 低温有利于放热的正反应，所以平衡产率较高。但反应很慢。
• 高温使反应变快，但平衡位置向反应物方向移动，产率较低。
• 高压使平衡位置向气体分子数较少的一边移动，同时也加快反应。但需要坚固昂贵的设备和能量。
• 催化剂让反应在中等温度下更早达到平衡，而不改变产率。

这个工艺常被引用的条件是约 450 °C、约 200 个大气压和铁催化剂。请把这些当作课程数据，对照你的考试大纲核实，并在做题时使用题目里的数值。

怎样写折中的答案

1. 说明该条件对产率（位置）的影响。
2. 说明对速率的影响。
3. 指出两者如果拉向不同方向，并在题目有提示时提到成本或安全。
4. 以所选条件作结，并使用“折中”这个词。

例题

下表是仅供练习的虚构数据。它不是真实工厂的数据，数字是为了让规律容易看出来而挑选的。

正反应放热。一家工厂在选择温度。解释为什么 200 °C 和 550 °C 都不是好选择，并建议一个合适的范围。

第 1 步，200 °C： 产率最高 (85%)，但速率只有 1 个单位。要很慢才能达到平衡，所以每小时生成的产物很少。

第 2 步，550 °C： 速率最高（600 个单位），但产率只有 10%。大部分反应物需要循环使用。

第 3 步，规律： 温度升高，速率上升而产率下降。这与放热的正反应相符。

第 4 步，结论： 表中间的温度，介于 350 °C 与 450 °C 之间，能在有用的速率下得到中等产率。这就是折中。催化剂的帮助在于，不必再升高温度也能达到合理的速率。

需要留意的错误

错误答案： “温度是 450 °C，因为它的产率最高。”

对放热反应来说，温度升高会降低产率。说它产率最高，与规则相矛盾。

更正：“450 °C 是一种折中。较低温度会使平衡产率更高，但反应太慢。较高温度会加快反应，但会降低产率。催化剂使反应在这个温度下达到可接受的速率。”

自我检测

1. 说出一个原因：为什么即使高压能提高产率，也不总是使用很高的压强。

2. 在上面的虚构数据表中，哪个温度速率最高？那里的产率是多少？

3. 解释当单程产率只是中等时，为什么把未反应的气体循环使用是有用的。

接下来学什么

用综合练习检验整个单元。当题目加入产率计算时，摩尔与方程式比例辅导工具会有帮助，而百分产率的概念与浓度、气体与产率计算相连。

如果你能解释每个影响，却不容易把它们组织成平衡的段落，线上一对一化学补习的老师可以和你一起练习结构。