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1. 可逆反应

化学平衡及其移动 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 在相同条件下,既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的化学反应。

从哪来 建立在“化学反应速率”这一前置知识点之上。理解可逆反应必须基于对正、逆反应速率独立存在且可分别计算的认知。

为什么 从微观粒子运动角度看,化学反应本质是旧键断裂和新键形成。在封闭体系中,正反应消耗反应物生成产物,随着反应物浓度降低、产物浓度升高,正反应速率减小,逆反应速率从零开始增大。由于分子热运动的随机性,产物分子碰撞也会发生逆反应。因此,宏观上表现为反应物不能完全转化为产物,体系最终达到正逆反应速率相等的动态平衡状态,而非单向进行到底。

讲法
适合类型:形象思维强、喜欢生活类比的学生 讲法内容: 把可逆反应比作“双向车道上的车流”。正反应是从A城开往B城的车,逆反应是从B城开往A城的车。刚开始A城人多,去B城的车多(正速率大);随着B城人越来越多,想回A城的车也多了(逆速率大)。最终,虽然路上车还在跑(反应没停),但每小时从A到B和从B到A的车数量相等(速率相等),两城人口比例稳定(浓度不变)。这就是“动”与“静”的统一。
讲法
适合类型:逻辑严密、偏好数学建模的学生 讲法内容: 引入速率方程 $v_{正} = k_{正}c(A)$ 和 $v_{逆} = k_{逆}c(B)$。强调 $k$ 是常数,$c$ 是变量。反应开始时 $c(B)=0$,故 $v_{逆}=0$,$v_{正}$ 最大。随着时间推移,$c(A)$ 减小导致 $v_{正}$ 下降,$c(B)$ 增加导致 $v_{逆}$ 上升。当 $k_{正}c(A) = k_{逆}c(B)$ 时,体系达到平衡。重点在于理解“速率是浓度的函数”,可逆性源于两个方向速率对浓度变化的不同响应。
讲法
适合类型:抽象思维强、关注微观机理的学生 讲法内容: 聚焦分子碰撞理论。强调“有效碰撞”的方向性。反应物分子碰撞断键是正反应,产物分子碰撞断键是逆反应。在密闭容器中,分子不断碰撞,没有绝对的“终点”。可逆反应的本质是微观上正逆过程同时发生,宏观上净变化量为零。纠正“反应停止”的错误观念,强调“动态平衡”中分子仍在不断转化,只是统计结果上无净变化。
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练一道
基础题
判断下列反应是否为可逆反应,并说明理由: 1. $2H_2 + O_2 \xrightarrow{点燃} 2H_2O$ 2. $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$
变式
对于可逆反应 $A(g) + B(g) \rightleftharpoons C(g)$,在密闭容器中达到平衡后,若突然增大容器体积(减压),请分析正、逆反应速率的瞬时变化及平衡移动方向。
试试手自己判
检测题
在恒温恒容密闭容器中,发生反应 $2SO_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2SO_3(g)$。下列事实中,能说明该反应已达到化学平衡状态的是( ) A. $v_{正}(SO_2) = 2v_{逆}(O_2)$ B. 容器内气体总压强不再随时间变化 C. $c(SO_2) : c(O_2) : c(SO_3) = 2 : 1 : 2$ D. 混合气体的密度不再变化
看答案和判分标准
答案:B
判对标准:
- 选B为正确。理由:该反应是气体分子数减小的反应,恒容条件下,压强与总物质的量成正比。压强不变意味着总物质的量不变,即反应达到平衡。
- 选A错误。理由:速率之比等于化学计量数之比才是平衡标志,应为 $v_{正}(SO_2) = 2v_{逆}(SO_2)$ 或 $v_{正}(O_2) = v_{逆}(O_2)$。A选项表示正反应速率是逆反应速率的2倍,未体现正逆相等。
- 选C错误。理由:浓度之比等于计量数之比,不能说明浓度不再变化,除非题目给出初始投料比恰好为2:1:2且未发生反应,否则无法判断。
- 选D错误。理由:恒容且反应前后气体总质量不变,密度 $\rho = m/V$ 始终为定值,不能作为平衡标志。
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