关于反应本身的解释
对于这个，大多数教辅材料如是说：“在工业生产中为提高二氧化硅的转化率，焦炭是大大过量的，因此产物应写成一氧化碳。”并注明：在焦炭量不足时，反应应为：
SiO2 + C= Si+ CO2 K=K2 【反应2】
老师在课上讲到，反应1之所以能够违背非金属性强弱的氧化规律进行反应，是因为它产生的气体溢出体系，拉动了反应的不断正向进行。
但是理论计算发现，还原二氧化硅时产生一氧化碳的反应在高温具有很大趋势，而产生二氧化碳的反应则在任何温度下平衡常数都很小。两个反应，同样是违背了氧化还原规律，同样是有气体生成，为什么反应趋势差别如此之大呢？可见，事实远没有想象的这么简单。
为了探究两个反应的差别究竟在哪里，此处以反应1减去反应2，略去相同的反应、生成物，来分析影响反应趋势的真正因素，得到：
C + CO2 =2CO K=K3 【反应3】
对于此反应我们已不陌生，初中时就已提到这个高温下制取一氧化碳的反应（低温不能反应），易知其ΔH大于0。这个反应同时也是一个气体分子数增加的反应，故其ΔS大于0。在高中知识范围内，由吉布斯自由能变公式ΔG=ΔH-TΔS可以判断，温度越高，此反应ΔG越小，反应的趋势越大，K3越大。
考虑到K1=K2*K3，我们可以判断出虽然K2本身很小，但是随着温度的不断升高，K3不断增大，K1也不断增大，最终使得反应1得以进行。因此反应1能够反常进行的根本原因不是氧化还原规律，也不是气体溢出的拉动作用，而是高温环境下CO异常优越的稳定性。
回头看下当初的解释，不难发现当初将反应1进行的原因解释为“气体溢出体系，拉动平衡不断正移”是不正确的。不可否认的是，气体的产生的确有拉动平衡的作用，但是这个效果毕竟有限。非氧化性强酸如果氧化金银铂的确会产生氢气，但这就代表此类“荒诞反应”会“平衡不断正移，反应持续发生”吗？其实，在反应2中，正是因为气体拉动平衡能力不足，才需要高温下K值更大的反应3作为更强有力拉动平衡的工具。
偶联反应
影响反应趋势的因素很多，如果只从一方面考虑往往会造成认知上的困难。关于影响反应的因素，高中范围内主要有三个：氧化还原，酸碱反应，沉淀生成（配位较少提到）。
任何一种因素正向作用的效果都是降低体系的吉布斯自由能，一个过程放出的自由能越大，其趋势也就越大。因此权衡这三个因素，使得自身的吉布斯自由能达到最低，是一切反应最终的归宿。
考虑到单一因素的强弱优先规则，用反应A去拉动另一个与反应A主要影响因素相同的反应B是不现实的。这可能不是很好理解，但是想想上文提到过的这个“不存在”的反应：
2Ag + H+ =2Ag+ + H2↑ 【反应4】
如果想用同样的氧化还原因素拉动上述反应，一种方法就是使用强还原剂及时降低生成物中银的浓度。可果真向体系中加入这种强还原剂，那么它会直接与浓度无限倍大于银离子的氢离子直接反应。同理用消耗氢气也不现实，因为强氧化剂会选择直接氧化银单质。换句话说，这是单一因素对参加反应以及生成物的微粒反应性质的选择性不佳的结果。
如此，通过与原反应主要影响因素不同的新反应拉动原反应平衡正移便成了更好的选择。对于诸如反应1一类，由多种因素影响的反应，我们统称为偶联反应。此处形象概括其定义：一个反应本趋势很小，却可以借助其他反应使自己成为可能。不难发现，工业流程题目中只要涉及到焦炭的反应，产物基本都是CO，这也是偶联反应降低反应条件、节省生产成本在实际生产中的广泛应用。
此处再举高中范围内水溶液中的一例反应：
Ca（ClO）2 + CO2 + H2O =CaCO3↓ + 2HClO 【反应5】
不难发现其实这也是一个偶联反应。但仅由碳酸氢根和次氯酸的电离平衡常数不难判断，次氯酸是比碳酸氢根更强的酸，故反应
HCO3- +ClO- = HClO + CO32-
违反了酸碱强弱规律，K值应较小。（这也是为何向足量次溶液中通入少量二氧化碳也很难生成碳酸钠的原因。）但此处存在的钙离子可以与碳酸根沉淀，进一步降低离子浓度：
CO32- +Ca2+ = CaCO3↓
如此两个反应偶联，沉淀因素对于反应的正向影响大于酸碱因素，才使得反应5顺利进行。其实高中范围内还有很多此类反应（如H2S与CuSO4溶液的反应）拆分来看其实会有更进一层的理解，在此不再列举。
其实脑洞不妨开的大一点，前文中提到的“不存在”的反应4，难道真的无论如何也无法实现吗？其实不然，按照上述分析，我们只要找到一个足够强力的手段（如碘离子、硫离子等生成极难溶的沉淀）降低银离子作为生成物的浓度，拉动平衡正移就可以了。
实验证明，银单质可溶于氢碘酸生成氢气，同时产生Ksp极小的AgI沉淀。此反应又是违反氧化还原规律的一个典型例子，大家在今后的题目中果真遇到此类反常反应，应跳出“单一因素影响平衡”的思维定式，多方面考虑，问题往往会迎刃而解。
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最后编辑时间为: 2020-05-19 23:56 Tuesday
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