高中化學/目錄/化學反應的可逆性與化學平衡的建立 - Wikibooks
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高中化學/目錄/化學反應的可逆性與化學平衡的建立
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[cat.][\Delta]2SO3}}}
需要讀者注意的是,正向反應和逆向反應是相對而言的。
若將第一個方程式的反應物和生成物對調,那么正向反應和逆向反應也隨之對調。
科學家的一系列研究表明,很多化學反應在進行時都具有可逆性,即正向反應(如上方程式中
2
SO
2
+
O
2
⟶
2
SO
3
{\displaystyle{\ce{2SO2{+}O2->2SO3}}}
)和逆向反應(如上方程式中
2
SO
3
⟶
2
SO
2
+
O
2
{\displaystyle{\ce{2SO3->2SO2{+}O2}}}
)在同時進行。
在同一條件下正反應方向和逆反應方向均能進行的化學反應被稱為「可逆反應」。
書寫可逆反應的化學方程式時請用可逆號(
↽
−
−
⇀
{\displaystyle{\ce{<=>}}}
)連接。
那麼,為什麼我們平時書寫的化學方程式大多都用的等號呢?
可逆程度[編輯]
有些化學反應的正向反應與逆向反應的可逆程度差異很大(或化學反應的可逆程度很小,即逆反應傾向很小),高中階段我們可以將其視為非可逆反應。
可逆反應的性質[編輯]
雙向性:正向反應和逆向反應均可發生
雙同性:在同一條件下正向反應和逆向反應同時進行
共存性:反應物與生成物同時存在,反應不能完全
化學平衡[編輯]
當可逆反應達到一種狀態,此時體系內所有物質的物質的量濃度、體積分數等都不變時,我們就稱這個狀態為化學平衡(或平衡狀態)。
當一個可逆反應達到化學平衡時,會有哪些特徵呢?
首先,我們注意到了前幾句話句句都有「可逆反應」這四個字,就說明化學平衡是建立在可逆反應的基礎上的。
若沒有可逆反應,則化學平衡也毫無意義。
化學反應速率有瞬時速率和平均速率之分。
在化學平衡狀態時瞬時速率正反方向相等且不為0,平均速率正反方向相等但為0。
那麼,化學平衡是一種靜態平衡(指化學反應不再正向和逆向進行)嗎?其實不然,它是一個動態平衡。
當可逆反應達到化學平衡時,正向反應和逆向反應仍然在不停地發生,但正向反應的(瞬時)速率等於逆向反應的(瞬時)速率,所以在宏觀上給我們造成了它是一種靜態平衡的假象。
從定義中容易知道:達到平衡狀態時,反應混合物中各組成成份的(百分)含量保持不變,反應速率保持不變,反應物的轉化率保持不變,這些值都是一定的。
當外界條件改變時,化學平衡可能會發生移動,這部分內容將在外界條件對反應速率和化學平衡的影響學習。
既然是可逆反應,那么正向和逆向以相同的系數比建立的平衡應該具有等效性,即它們是相同的。
化學平衡相關計算[編輯]
三段式法[編輯]
這裏的起始量、改變量和平衡量可以是物質的量濃度,也可以是物質的量、質量等,對於純氣體反應還可以是體積等。
但是需要注意的是,體積分數、物質的量分數一類的物理量一般不作為起始量、改變量和平衡量使用,因為討論它們的變化過於複雜(分子和分母都在變化之中)。
在可逆反應達到平衡的過程中,起始時各物質的量和平衡時各物質的量是很重要的數據。
因此我們可以使用起始時各物質的量(下簡稱起始量)、各物質改變的量(下簡稱改變量)、達到化學平衡時各物質的量(下簡稱平衡量)之間的關係來解決一些問題。
例如可逆反應:
2
A
(
g
)
+
x
B
(
g
)
↽
−
−
⇀
3
C
(
g
)
{\displaystyle{\ce{2A(g){+}{\mathcal{x}}\B(g)<=>3C(g)}}}
已知在反應開始時有A2mol,B5mol,C3mol;達到平衡狀態時剩餘A1mol,B1mol,C1.5mol。
我們可以列出如下的三段式:
A
B
C
起始量/mol
2
5
3
改變量/mol
1
4
1.5
平衡量/mol
1
1
1.5
計算平衡量與起始量之差可求出改變量:A為1mol,B為4mol,C為1.5mol,則由等量關係
2
1
=
x
4
=
3
1.5
,
{\displaystyle{\frac{2}{1}}={\frac{x}{4}}={\frac{3}{1.5}},}
解得
x
=
8.
{\displaystylex=8.}
上一節:反應活化能與催化劑
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分類:高中化學
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