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亞佛加厥-分子說

動態平衡

可逆反應的重點是:在相同條件下正、逆反應會同時進行,最後達到動態平衡(濃度不再改變,但反應仍在進行)。本頁整理可逆反應判斷、表示法,以及用 N2O4 ⇌ 2NO2 的速率/濃度-時間圖快速讀懂動態平衡。

一、可逆反應的特性與判斷(含表示法)

可逆反應不是「反應物會被完全耗盡」,而是反應進行到某一程度後,反應物與生成物的量趨於穩定。 此時系統中反應仍持續發生,但巨觀量(如濃度、顏色、壓力等)不再變化。

  1. 可逆反應用雙箭號表示:反應物 ⇌ 生成物(表示正、逆反應都可能進行)。
  2. 相同反應條件下,正反應與逆反應可同時發生
  3. 進行到某一程度後,反應物與生成物的量不會再改變(到達平衡狀態)。

二、動態平衡:速率圖與濃度圖怎麼看( N2O4 ⇌ 2NO2

以密閉容器中 N2O4(g)(無色)⇌ 2NO2(g)(紅棕色)為例, 可用「反應速率-時間圖」與「濃度-時間圖」判讀何時達到平衡,以及平衡後的特徵。

  1. 速率-時間圖(微觀/動態角度):起初正反應速率較大、逆反應速率較小;隨著反應進行,正反應速率逐漸變慢、逆反應速率逐漸變快。 最後到達某一時間 tc,正、逆反應速率相等,此時為動態平衡

  2. 濃度-時間圖(巨觀角度):0~tc 期間,[N2O4] 逐漸下降、[NO2] 逐漸上升; te 之後兩者濃度維持定值(不再改變),但反應並未停止。

  3. 常見誤解釐清:化學方程式係數比(例如 N2O4 ⇌ 2NO2 的 1:2)不是平衡時各物質濃度比; 係數代表的是反應進行時「消耗/生成量的比例」與化學計量關係,不能直接當作平衡濃度比。
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