演示 3：化学平衡移动（N₂O₄ ⇌ 2NO₂）

配套主题：C3 化学平衡。以 $N_{2} O_{4} (g) ⇌ 2 N O_{2} (g)$ （正反应按中学常见结论当作吸热反应）为教学模型。

模型假定与教学数据声明

热效应与平衡常数假定：按中学常见教学结论，该反应正反应为吸热反应（ $Δ H > 0$ ）。下方温度 $T$ 与平衡常数 $K_{c}$ 的对应值（273 K → 0.10；298 K → 0.50；323 K → 1.60；348 K → 4.00）为教学示意假定数据，仅用于手算核对 $Q$ 与 $K$ 规律，不得当作工业实测热力学数据。
颜色说明：容器内红棕色深浅仅作 $N O_{2}$ 相对浓度变化的定性示意，不代表真实吸光度比例。

图注（单位与变量）：上图为可调体积活塞容器（体积

V

单位

L

，颜色变化仅作示意）。下图纵轴为浓度

c

（

mol·L⁻¹

），绿线为

c (N_{2} O_{4})

，红线为

c (N O_{2})

，横轴为相对反应进程。

教学用平衡常数 Kc（只随温度 T 变） —

初始浓度商 Q₀ = c₀(NO₂)² / c₀(N₂O₄) —

由 Q 与 K 判定的移动方向 —

当前时刻浓度（t 处） —

最终平衡浓度（严格满足 Kc） —

当前瞬时 Q vs 教学 Kc —

温度 T（唯一改变教学 Kc） 298 K

容器体积 V（减小即加压） 1.00 L

起始物质的量 n₀(N₂O₄) 1.00 mol

起始物质的量 n₀(NO₂) 1.00 mol

加入催化剂（加快达平衡，不改变 Kc 与平衡位置）

时间进程 t（查看趋近过程） 0%

手算检验指引：

点“手算例”： $T = 298 K$ （教学 $K_{c} = 0.50$ ）， $V = 1.00 L$ ，起始各 $1.00 mol$ ，手算得 $Q_{0} = \frac{{1.00}^{2}}{1.00} = 1.00 > 0.50$ ，逆向移动至平衡浓度 1.125 和 0.750 $mol·L⁻¹$ （检验 $\frac{{0.750}^{2}}{1.125} = 0.500$ ）；
点“设刚好平衡态”后再点“体积减半（加压）”：瞬间浓度翻倍使 $Q$ 由 0.50 跳到 1.00（> 0.50），平衡向气体计量数减小的方向（逆向）移动。