可逆反应(reversible reaction)用符号 ⇌ 表示,说明正反应和逆反应都可以发生。你会在可逆反应与化学平衡的开头遇到它,之后每节课都要求你先把方程式写对。
什么样的反应是可逆的?
早期学到的大多数反应都当作单向:镁燃烧后,你不会期待氧化镁又变回镁。在可逆反应中,生成物在相同条件下可以彼此反应,重新生成反应物。
三个学校常见的例子:
| 可逆变化 | 方程式 |
|---|---|
| 含水硫酸铜(II)与水 | CuSO₄·5H₂O(s) ⇌ CuSO₄(s) + 5H₂O(l) |
| 四氧化二氮与二氧化氮 | N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g) |
| 氢与碘生成碘化氢 | H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g) |
另一个例子是氯化铵分解成氨和氯化氢:NH₄Cl(s) ⇌ NH₃(g) + HCl(g)。这些反应通常由老师在实验室示范。你只需从方程式理解,不要自己动手做。
怎样一步一步写出来?
- 写出所有物质的化学式,根据名称或描述。
- 配平原子,只用系数。分别数两边每种元素。
- 用 ⇌ 连接两边,不要用 →。
- 加上状态符号(如果题目提供)。
- 能量信息另外标注。 如果正反应吸热,逆反应就放热,方程式本身不变。
例题
氮气与氢气可逆地反应生成氨气。写出配平的方程式。
第 1 步,化学式: 氮气是 N₂,氢气是 H₂,氨是 NH₃。
第 2 步,未配平的骨架: N₂ + H₂ ⇌ NH₃
第 3 步,数原子: 左边有 2 个 N 和 2 个 H;右边有 1 个 N 和 3 个 H。要让右边有 2 个 N,用 2NH₃。此时右边有 2 个 N 和 6 个 H。要让左边有 6 个 H,用 3H₂。
第 4 步,检查: 左边:N₂ 有 2 个 N,3H₂ 有 6 个 H。右边:2NH₃ 有 2 个 N 和 6 个 H。已配平。
答案: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)
注意气体分子数:左边 1 + 3 = 4 个,右边 2 个。这个数字在预测指定条件改变后的平衡移动中很重要。
需要留意的错误
常见的失误是改化学式而不是改系数来配平。
错误答案: N₂O₄ ⇌ NO₂,然后把 NO₂ 改写成 N₂O₄ 来“配平”。
改下标会变成另一种物质,方程式就不再描述这个反应。
更正:化学式保持不变,在前面加系数。N₂O₄ 有 2 个 N 和 4 个 O,所以右边需要 2NO₂。配平后的方程式是 N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g)。
自我检测
1. 写出氢与碘生成碘化氢的配平可逆方程式。
查看答案
骨架:H₂ + I₂ ⇌ HI。左边有 2 个 H 和 2 个 I;右边有 1 个 H 和 1 个 I。用 2HI。
H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g)
2. 某学生写 CuSO₄·5H₂O ⇌ CuSO₄ + H₂O。它配平了吗?没有的话请更正。
查看答案
没有配平。左边晶体中有 5 个水分子,右边只有 1 个。应写 5H₂O。
CuSO₄·5H₂O ⇌ CuSO₄ + 5H₂O
检查氧:左边 4 + 5 = 9;右边 4 + 5 = 9。氢:两边各 10。
3. N₂O₄ ⇌ 2NO₂ 的正反应吸热。关于逆反应你能说什么?
查看答案
逆反应是放热的。正反应吸收多少能量,逆反应就释放同样多的能量。
接下来学什么
方程式写得稳了,就继续学解释动态平衡。你可以用方程式配平推理训练器和摩尔与方程式比例辅导工具检查原子数。
如果你的丢分常常从写方程式这一步开始,线上一对一化学补习的老师可以看你怎样数原子、写系数,当场指出问题。