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2.1 可逆反应

化学反应速率与化学平衡 · 高一
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 1.1 吸热反应与放热反应 之上。理解反应热(能量变化)是判断反应方向及平衡移动的基础,可逆反应中正向与逆向反应通常伴随相反的能量变化(一吸一放)。

为什么 从微观角度看,化学反应本质是旧键断裂和新键生成。在封闭体系中,反应物分子不断碰撞生成产物,同时产物分子也在不断碰撞重新生成反应物。只要反应条件允许(如温度、催化剂),这两个过程就会同时发生。宏观上表现为反应物不能完全转化为生成物,最终达到动态平衡。

类比法:双向车道** **适合学生类型
形象思维强、抽象逻辑稍弱的学生。 讲解内容:把可逆反应比作一条双向车道。正向反应是“去上班的车流”,逆向反应是“下班回家的车流”。在高峰期(反应初期),去的人多,回的人少;随着时间推移,两边车流速度趋于一致,路上车流量不再变化(平衡状态),但车还在动(动态)。强调“同时发生”和“宏观静止、微观运动”。
微观粒子碰撞模型法** **适合学生类型
逻辑严密、喜欢探究本质的学生。 讲解内容:画出分子碰撞示意图。强调“有效碰撞”理论。正反应速率 $v_{正}$ 取决于反应物浓度,逆反应速率 $v_{逆}$ 取决于生成物浓度。开始时 $c(反应物)$ 大,$v_{正} > v_{逆}$;随着反应进行,$c(反应物)$ 减小,$c(生成物)$ 增大,直到 $v_{正} = v_{逆}$。重点解释为什么“完全转化”在热力学和动力学上通常是不可能的(除非移除产物)。
生活经验迁移法:溶解与结晶** **适合学生类型
生活经验丰富、需要建立直观感知的学生。 讲解内容:以“一杯饱和食盐水”为例。食盐溶解(正向)和食盐结晶(逆向)同时发生。虽然看起来没有变化,但微观上离子不断进出晶体。如果继续加盐,溶解和结晶速率会重新调整。以此类比化学中的可逆反应,强调“动态平衡”的概念,并指出化学可逆反应与物理溶解的可逆性在本质上的相似与不同(化学键断裂与形成 vs 分子/离子分散与聚集)。
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练一道
基础题
下列反应中,属于可逆反应的是( ) A. $2H_2 + O_2 \xrightarrow{点燃} 2H_2O$ B. $NH_3 + HCl = NH_4Cl$ C. $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$ D. $CaCO_3 \xrightarrow{高温} CaO + CO_2 \uparrow$
变式
在密闭容器中发生反应 $2SO_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2SO_3(g)$。若起始加入 2 mol $SO_2$ 和 1 mol $O_2$,达到平衡时,容器内 $SO_2$ 的物质的量是否可能为 0?为什么?
试试手自己判
检测题
对于可逆反应 $A(g) + B(g) \rightleftharpoons C(g) + D(g)$,在恒温恒容密闭容器中进行。下列事实中,能说明反应已达到平衡状态的是( ) A. 容器内气体的总压强不再变化 B. 容器内气体的密度不再变化 C. 单位时间内生成 1 mol A 的同时生成 1 mol C D. 容器内 A、B、C、D 的浓度之比为 1:1:1:1
看答案和判分标准
答案:C
判对标准:
- 选 C 且能解释:生成 A 代表逆反应速率,生成 C 代表正反应速率。速率相等(且方向相反)是平衡的本质判据。
- 排除 A:该反应前后气体分子数不变($1+1 \to 1+1$),压强始终不变,不能作为判据。
- 排除 B:恒容且质量守恒,密度始终不变,不能作为判据。
- 排除 D:浓度比取决于起始量和转化率,不一定等于系数比,且平衡时浓度不一定相等。
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