最后更新: 2025-10-27 16:40 查看: 80 次纠错评论(0) 课件开VIP

可逆反应与化学平衡

## 可逆反应
在一定条件下，如果反应物能够完全转化为生成物，且只能向一个方向进行的反应，我们称为不可逆反应。但是，在某些化学反应中，反应物不能完全转化，如在第2章学过的氯气与水的反应， $\mathrm{Cl}_2$ 和 $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ 反应生成 HCl 和 HClO ，同时 HCl 和 HClO 又会反应生成 $\mathrm{Cl}_2$ 和 $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ 。在相同条件下，正、逆两个方向均可进行的反应，我们称为可逆反应。可逆反应用＂$\rightleftharpoons$＂符号来表示双向的反应同时进行。通常我们认为向生成物方向进行的反应是正反应方向，另一个反应方向就是逆反应方向。

**想一想** 合成氨的化学方程式为： $\mathrm{N}_2(\mathrm{~g})+3 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \xlongequal[\text { 催化剂 }]{\text { 高温 }} 2 \mathrm{NH}_3(\mathrm{~g})$ 正反应开始的标志是什么？在反应的起始阶段，正、逆反应速率的大小关系如何？当外界条件维持不变，正反应速率和逆反应速率最终会趋向什么结果？

## 化学平衡

在合成氨中，向反应容器内加人原料 $\mathrm{N}_2$ 和 $\mathrm{H}_2$［图 6.7 （a）］，开始反应。此时发生的化学反应为： $\mathrm{N}_2(\mathrm{~g})+ 3 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow 2 \mathrm{NH}_3(\mathrm{~g})$［图6．7（b）］；随着反应进行，开始有 $\mathrm{NH}_3$ 生成，此时反应 $2 \mathrm{NH}_3(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{N}_2(\mathrm{~g})+3 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g})$ 发生，由于生成的 $\mathrm{NH}_3$ 浓度很小，所以该反应初始阶段的逆反应速率很小。随着反应进行， $\mathrm{N}_2$ 和 $\mathrm{H}_2$ 的浓度减小， $\mathrm{NH}_3$ 的浓度增大。因此正反应速率逐渐减小、逆反应速率逐渐增大。当到达某一时刻，正反应速率与逆反应速率相等，此时 $\mathrm{N}_2$ 、 $\mathrm{H}_2$ 和 $\mathrm{NH}_3$ 的浓度不再随时间变化而变化［图 6.7 （c）（d）］。

![图片](/uploads/2025-10/7f0f9a.jpg)
 
 
 如果外界条件不发生变化，任何可逆反应进行到一定程度时，正反应和逆反应的反应速率相等，这时反应混合物中各组分的含量保持不变，反应就达到化学平衡状态。化学平衡状态就是可逆反应在该条件下所能进行的最大程度。当化学反应达到平衡时，反应混合物中各组分的含量不再随时间发生变化，但从微观看，正反应和逆反应都仍在继续进行，只是两者的速率相等，即某种物质的消耗速率和生成速率相等，因此，**化学平衡是一种动态平衡**。
 
 
  ![图片](/uploads/2025-10/a546b6.jpg)
  
  
  ## 化学平衡的移动
当可逆反应达到化学平衡状态后，若反应条件（如浓度、温度等）改变了，原来的平衡状态就会被打破，正、逆反应的速率不再相等，平衡混合物里各组成物质的含量也就随之改变直至达到新的平衡状态，这个过程叫做化学平衡的移动。

**实验 化学平衡的移动**

取一支大试管，加人 $3 \mathrm{~mL} 0.02 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{FeCl}_3$ 溶液，再加人 $18 \mathrm{~mL} 0.01 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1}$ KSCN 溶液振荡均匀。发生反应的化学方程式为：

$$
\mathrm{FeCl}_3+3 \mathrm{KSCN} \rightleftharpoons \underset{\text { 红色 }}{\mathrm{Fe}(\mathrm{SCN})_3}+3 \mathrm{KCl}
$$

另取4支试管，向1号试管中加人约 4 mL 上述混合液，向2号、 3 号、 4号试管中加人约 3 mL 上述混合溶液［图6．9（a）］。再向2号、3号、4号试管中分别加人 $1 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{KSCN}$ 溶液、 $1 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{FeCl}_3$ 溶液和 $1 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{NaOH}$溶液各 1 mL ，对比溶液颜色的变化，如图6．9（b）所示。

![图片](/uploads/2025-10/d2f8b3.jpg)
 
 实验表明，该反应是可逆反应，存在化学平衡的移动。2号试管中反应混合液的颜色加深了，说明 $c(\mathrm{KSCN})$增大， KSCN 和 $\mathrm{FeCl}_3$ 结合生成更多的 $\mathrm{Fe}(\mathrm{SCN})_3$ ，平衡向正反应方向移动。在 3 号试管中加人 $\mathrm{FeCl}_3$ 后使 $c\left(\mathrm{FeCl}_3\right)$ 增大，反应混合液颜色加深，说明 $c\left[\mathrm{Fe}(\mathrm{SCN})_3\right]$ 增大， $\mathrm{FeCl}_3$和 KSCN 结合生成更多的 $\mathrm{Fe}(\mathrm{SCN})_3$ ，平衡向正反应方向移动。

由此可见，由于反应物的浓度改变，原有的化学平衡被打破，并朝着减弱这种改变的方向移动，从而在新条件下建立起新的平衡。

人们通过大量的实验和研究，认识到化学平衡是在一定条件下才能保持暂时的、相对的平衡。浓度、温度等条件是影响化学平衡的因素，如果这些条件发生改变，化学平衡就会发生移动。

`例` 牙齿表面被一层坚硬的名叫羟基磷酸钙的物质保护着，该物质的组成为 $\mathrm{Ca}_5\left(\mathrm{PO}_4\right)_3 \mathrm{OH}$ 。它在唾液中存在下列平衡：

$$
\mathrm{Ca}_5\left(\mathrm{PO}_4\right)_3 \mathrm{OH}(\mathrm{~s}) \rightleftharpoons 5 \mathrm{Ca}^{2+}+3 \mathrm{PO}_4^{3-}+\mathrm{OH}^{-}
$$

口腔中的细菌和酶在消化分解食物时，会产生有机酸，从而使羟基磷酸钙溶解。若不及时处理，最终会使牙齿产生蛀洞。试用化学平衡知识解释酸使羟基磷酸钙溶解的原因。

解：在上述平衡中，正反应会导致 $\mathrm{Ca}_5\left(\mathrm{PO}_4\right)_3 \mathrm{OH}$ 溶解，而逆反应却使 $\mathrm{Ca}_5\left(\mathrm{PO}_4\right)_3 \mathrm{OH}$ 生成。有机酸提供的 $\mathrm{H}^{+}$会跟 $\mathrm{OH}^{-}$反应生成 $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ ，使 $c\left(\mathrm{OH}^{-}\right)$浓度减小，平衡向正反应方向移动，促进了羟基磷酸钙的溶解。在人体中还存在着许多化学平衡，我们可以借助化学平衡的原理和知识，理解如何促进自身的健康。

科数题库(单机版) 会议室预约系统(book)

今日还可看 0 篇未注册用户每天查看4篇，注册用户每天8篇，开通VIP会员无限制查看。

免费注册

《高等数学》难点解析

高数教程 泰勒公式切线与法线切平面与法平面驻点·拐点·极值点·零点间断点渐进线瑕积分欧拉方程伯努利方程 Abel 收敛定理偏导数的几何意义偏导数的几何意义梯度数量场与向量场多元函数极值拉格朗日算子通量与散度环流量与旋度格林公式高斯公式斯托克斯公式三大公式比较傅里叶级数极坐标微元点法式方程变上限定积分 X型计算面积 Y型计算面积微分的意义渐近线间断点 y''+py'+qy=f(x)方程高斯黎曼傅里叶变换(复数) 拉普拉斯变换(复数)

《线性代数》难点解析

线代教程 近世代数对数学的整体思考线性的意义矩阵乘法(列视角) 矩阵乘法(行视角) 矩阵左乘矩阵右乘逆矩阵求解方程组阶梯形矩阵的求法方程组解的判定四阶行列式的计算线性变换的意义线性空间向量组的等价线性空间的几何意义基础解系的求法施密特正交化特征值与特征向量的意义矩阵相似的几何意义矩阵可对角化的理解秩的意义(向量版) 秩的意义(方程版) 二次型的意义

《概率论与数理统计》难点解析

概率教程 置信区间与上a分位数概率中的“取”与“放” 贝叶斯公式全概率公式泊松分布指数分布伽玛分布二维密度图的意义卷积的意义相关系数的意义 k阶矩是与矩母函数卡方分布的作用单正态区间估计理解假设检验理解切比雪夫不等式中心极限定理

上一篇：化学反应速率

下一篇：硫酸与化工生产

本文对您是否有用？有用 (0) 无用 (0)