第二節 動態平衡
生活中的動態平衡

仔細觀察公園的噴水池,你會發現:噴水池的水不斷地噴出後回落,由於噴出的水量與回落的水量相等,噴水池的水量並沒有發生變化。所以,這是一個動態平衡體系。

噴水池中的水,處於動態平衡狀態
可逆反應的動態平衡

右側的動畫中,模擬了密閉條件下,氫和碘合成碘化氫的過程。仔細觀察物質的濃度和反應速率隨時間的變化趨勢,並完成下面的題目。

\[{{\text{I}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ {{\text{H}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \rightleftharpoons \ \text{2HI}\left( \text{g} \right)\]

反應開始時:

  • 反應物的濃度
    • 最高
    • 最低(\(=\ 0\))
    • 無法判斷
    ;生成物的濃度
    • 最高
    • 最低(\(=\ 0\))
    • 無法判斷
     
  • 正向反應速率
    • 最高
    • 最低(\(=\ 0\))
    • 無法判斷
    ;逆向反應速率
    • 最高
    • 最低(\(=\ 0\))
    • 無法判斷
     

  • 反應物的濃度
    • 逐漸升高
    • 逐漸下降
    • 保持不變
    ;生成物的濃度
    • 逐漸升高
    • 逐漸下降
    • 保持不變
     
  • 正向反應速率
    • 逐漸升高
    • 逐漸下降
    • 保持不變
    ;逆向反應速率
    • 逐漸升高
    • 逐漸下降
    • 保持不變
    。正向反應速率
    • 大於
    • 小於
    • 等於
    逆向反應速率。 

  • 反應物的濃度
    • 逐漸升高
    • 逐漸下降
    • 保持不變
    ;生成物的濃度
    • 逐漸升高
    • 逐漸下降
    • 保持不變
     
  • 正向反應速率
    • 逐漸升高
    • 逐漸下降
    • 保持不變
    ;逆向反應速率
    • 逐漸升高
    • 逐漸下降
    • 保持不變
    。正向反應速率
    • 大於
    • 小於
    • 等於
    逆向反應速率。 

當反應體系達至平衡狀態時,分別從「宏觀」和「微觀」的角度觀察體系,容器內的粒子發生了怎樣的變化?

  • 從宏觀上看,
    • 只有氫和碘轉化為碘化氫
    • 只有碘化氫轉化為氫和碘
    • 氫和碘與碘化氫之間相互轉化
    • 沒有發生變化
     
  • 從微觀上看,
    • 只有氫和碘轉化為碘化氫
    • 只有碘化氫轉化為氫和碘
    • 氫和碘與碘化氫之間相互轉化
    • 沒有發生變化
     

通過對比宏觀和微觀的觀察結果可知:當可逆反應達至平衡狀態時,以下哪項/哪些描述是正確的?

體系內不發生任何變化

體系處於靜態平衡

體系不處於平衡狀態

體系宏觀上不發生變化

體系內正向反應速率和逆向反應速率相等

體系內反應物濃度和生成物濃度相等

動態平衡是正向變化速率和逆向變化速率相等時,體系達至的平衡狀態。

可逆反應的化學平衡就是動態平衡。

值得注意的是:達至動態平衡時,反應物濃度和生成物濃度的大小,沒有必然規律。其具體關係,我們會在「平衡常數」中介紹。

密閉體系中氫和碘與碘化氫之間的轉化
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