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化学反应速率与化学平衡

跑多快 · 停在哪 · 条件一变往哪走

不把平衡背成口号。让曲线动起来,你会看见它在干什么。

第 1 关先给“快慢”一把尺子

烟花一瞬间炸完,铁却要慢慢生锈。只说“快”还不够,得能算。

一段时间里,某物质的浓度变了多少,就用它来量反应快慢:

v = |Δc| / Δt
两个符号都说人话 Δc:这段时间里浓度“改了多少”;Δt:这段时间有多长。常用单位是 mol·L−1·s−1

同一个反应,用不同物质表示,数字可能不同:

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

每少 1 份 N₂,就少 3 份 H₂、生成 2 份 NH₃。所以:

v(N₂) : v(H₂) : v(NH₃) = 1 : 3 : 2
常见坑三个 v 不一定相等。它们的比值等于化学计量数之比。要说整个反应统一的速率,还得分别除以各自的化学计量数。

第 2 关为什么有的碰撞算数

分子撞上了,不等于一定反应。得撞得够狠,方向也得合适。

反应物粒子闪光:一次有效碰撞
碰撞频繁度
有效碰撞指数(演示值)
本关目标
调四个参数,把“有效碰撞指数”对进目标范围。
四个旋钮,别混身份浓度升高、气体压强增大:单位体积里粒子更多;温度升高:粒子更快,超过活化能的比例也更大;催化剂:提供活化能更低的新反应路径。催化剂不改变反应物、生成物的能量,也不改变平衡常数。

第 3 关平衡不是“停了”

可逆反应像两扇同时开的门:有人往右走,也有人往左走。

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

刚开始,正反应快;NH₃ 多起来后,逆反应也越来越快。最后 v = v,宏观上各组分浓度保持不变。这叫化学平衡状态

判断标志的大坑“某个量不变”不一定是平衡标志。要问:这个量在反应过程中本来会不会变?如果它从头到尾都不变,就拿它判断不了。

训练台:在恒温恒容的密闭容器中,上面这个反应进行一段时间。逐条判断能不能说明达到平衡。

第 4 关平衡模拟台

先平衡,再突然改条件。看 v、v先分开,后来又在新位置碰头。

2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g) ΔH < 0(正反应放热)

下面的 Q 是“此刻的浓度”照着 K 的式子凑出的即时比值。Q 和 K 一比,就知道哪边暂时更快。

① 正、逆反应速率

vv虚线处:改变条件

② 各物质浓度

SO₂O₂SO₃
三个滑块都动一动,观察每次“打破—重建”的过程。
这些曲线是真实实验数据吗?

不是。这是按质量作用规律做的趋势模型,用来把“方向”和“重新平衡”画清楚。曲线形状和教材规律一致,但纵轴数值不能拿去代替具体实验数据。

第 5 关勒夏特列:平衡会“顶回来”

条件改变时,平衡向着能减弱这种改变的方向移动。注意,是“减弱”,不是“完全抵消”。

最稳的判断顺序先看改了什么 → 再看往哪边能消耗这种改变 → 温度题把“热”当成反应物或生成物 → 催化剂只让两边一起加速,不移动平衡。

第 6 关K 是平衡的“偏爱程度”

同一温度下,反应走到平衡,浓度按固定方式凑出的比值不变。

2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g)
Kc = c²(SO₃) / [c²(SO₂) · c(O₂)]

这里 c(物质) 是这种物质的平衡浓度;Kc 右下角的 c,就是在提醒你“这次用浓度来算”。

指数就是化学计量数。K 很大,平衡时更偏生成物;K 很小,更偏反应物。K 不是“反应快慢”。

K 只认温度同一反应,温度不变,改变浓度、压强或加催化剂,K 都不变;这些操作可能让平衡位置改变。温度变了,K 才会变。

先认准 K 的式子

再算一次 K 和转化率

A(g)B(g)C(g)
起始浓度 / (mol·L−1)0
变化浓度 / (mol·L−1)
平衡浓度 / (mol·L−1)
转化率说人话起初有多少 A,其中有多少真的反应掉了。α(A) = A 的反应量 ÷ A 的起始量 × 100%。别拿“生成物的量”直接除,先看化学计量数。

第 7 关专拆最常错的 5 个坑

这些句子看着顺口,考试就爱藏在这里。

通关测10 题把整条线串起来

每次都会换数字和情境。交卷后逐题讲,做对过的题会把主线分补上。

附加挑战⚡ 勒夏特列限时判断

45 秒连续判断。答错扣 2 秒;答对 10 题拿满 20 附加分。

45 秒本轮答对 0最好 0
点“开始”出题

你要判断平衡向左、向右,还是不移动。