一、可逆反应与化学平衡
1.可逆反应指在同一条件下向正反应和逆反应方向均能进行的化学反应。
问题1 2H2+O2\s\up7(点燃(点燃)2H2O与2H2O\s\up7(电解(电解)2H2↑+O2↑;二次电池的放电与充电,它们属于可逆反应吗?
答案:因两个过程的反应条件不同,故均不是可逆反应。
2.一个可逆反应在开始进行时,正反应速率大于逆反应速率,随着反应的进行,正反应速率逐渐减慢,逆反应速率逐渐加快,当反应进行到一定程度时,正反应速率与逆反应速率相等,反应物的浓度和生成物的浓度不再改变,达到一种表面静止的状态,我们称之为"化学平衡状态",简称化学平衡。
问题2 到达平衡状态后,各物质的浓度保持不变,反应是不是停止了?
答案:反应没有停止,化学平衡是一种动态平衡,任何一种物质的生成速率等于其分解速率,即正反应速率等于逆反应速率。
3.可逆反应的特点
①绝大多数化学反应都有一定的可逆性,但有些反应可逆性小,可视为"不可逆"。
②向相反的方向进行的两个化学反应,在相同条件下同时进行、共存,两个化学反应构成一个对立的统一体。在不同条件下能向两个方向进行的反应不能称作可逆反应。例如CO2和H2O在植物体中通过光合作用合成糖与糖在人体内氧化生成CO2和H2O就不是可逆反应。
③书写可逆反应的化学方程式时,应用" "," "两边的物质互为反应物、生成物。通常将从左向右的反应称为正反应,从右向左的反应称为逆反应。
④在反应体系中,与化学反应有关的各种物质共存,即反应物不能全部转化为生成物,生成物也不能全部转化为反应物。
二、化学平衡的建立
以可逆反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例(反应过程中的热量变化忽略不计),若开始只有反应物,没有生成物,此时A和B的浓度最大,因而正反应速率最大;而C和D起始浓度为零,因而逆反应速率为零。随着反应的进行,反应物不断减少,生成物不断增多,v(正)越来越小,v(逆)越来越大,反应进行到某一时刻,v(正)=v(逆),这时就达到了化学平衡。
同理,若开始只有生成物,没有反应物,一段时间后同样可以达到平衡,如图所示: