期末福利双重来袭！

报名期末线上冲刺课！

关注 "碉堡升学联盟"

回复 "期末"

免费领取"期末实战手册"

引言

研究化学反应不止是物质变化，还有能量变化。除此之外，我们不仅要知道反应的结果，更重要的是反应的过程和状态。

一个化学反应的过程究竟是怎么进行的呢？在探讨这个问题之前我们不如先说说如何把一个心爱的女神追到手。

展开全文

一个追女孩子的过程究竟是怎样进行的呢？追女孩子首先要考虑到追到她的 可能性，如果你是癞蛤蟆有多大可能追到天鹅。

假设从瘌蛤蟆逆袭成青蛙王子，追到天鹅公主的可能性就变大了，这时候就要看追她需要 多长时间吧，总不能当个半辈子舔狗才同意吧，这时候花儿都谢了。就算追到手，还得好好培养感情对不对，总不能继续摆烂当癞蛤蟆，得和天鹅公主一起努力共同努力，让感情升温，这个关系究竟有多温呢，咋两关系究竟能 好到什么程度呢？这也是追女孩最重要的东西。

因此我们可以总结

追女孩的三个法宝：

一、 判断追到女神有没有可能性（这个是你在实施追求的前提，也是你能追到女神的“推动力”）

二、 追到女神需要多长时间（追求的速率问题，是快还是慢？）

三、 追到女神后和女生的亲密程度（恋爱可持续化的保证）

说了这么多追女孩的事情，这个和化学反应原理又有什么关系呢？其实人类研究很多事物的过程都是类似，研究化学反应过程也是如此。

一、判断化学反应能不能发生？（△G）

二、它进行的是快还是慢要多久？（v）

三、它能进行到什么程度？反应限度？（K）

要想搞定这三大核心问题，选择性必修一（化学反应原理）就是你研究 追女孩(划掉)化学反应过程的秘诀。

化学反应

能不能发生？

首先是一个化学反应能不能发生，研究的是化学反应的方向问题。自然界中有很多 自发的过程：生老病死、花开花落、水往低处流，这些过程都是不需要借助外力自然而然进行的。

汽油能燃烧变成二氧化碳。但是在同样的条件下，二氧化碳变成汽油几乎是一件不可能发生的事情，因为它不符合这个“自然而然”，我们称这个反应没有自发性。

自然界中有两大规律，一个是 能量越低越稳定，另外一个是 最大混乱度倾向（熵增原理）。石头在高处就不稳定，相比低处它的重力势能大，所以它就有往低处落的倾向，释放重力势能。低处的石头是不会想着往高处蹦的，除非你额外做功。生活中熵增原理比比皆是，整洁的桌面会自然而然变乱，一个肮脏的房间不会自动变清洁。你想要事情变整洁，有条理，有秩序，就必须与这个自然法则对抗，付出的代价就是额外做功（不做家务是不可能的）。

化学进行的

快与慢

在化学反应中，用焓变（△H）来反应化学反应能量的变化，用熵变（△S）来反应它的混乱度的变化，综合这两点，提出的吉布斯自由能判据（△G=△H-T△S）来判断一个化学反应究竟能不能自然而然发生。显然如果一个化学反应，它释放出了能量，并且混乱度变大了，它在任何温度下都有可能发生。

当我们知道一个反应是否能发生之后我们就要知道反应的快与慢。有些反应确实可能发生，比如在常温下把氢气和氧气放一块用掉上万年的时间都未必会结合生成水分子，但是通过点燃这个反应就会迅速发生。而有些反应则很快就能进行彻底，比如酸碱滴定，炸药爆炸。那么反应速率跟什么有关系呢？

我们先聊聊谈谈一个化学反应的微观过程，比如氢气和氯气生成氯化氢。假想一个密闭的容器里面，充满了氢气和氯气，这些气体都在做着无规则热运动。氢气和氯气要想发生化学反应，氢分子和氯分子就必须相互碰撞在一起，碰撞在一起还不一定能发生化学反应，必须得是“有效碰撞”，大多数碰撞是“无效碰撞”，那么怎样才能完成有效碰撞呢？就必须要让分子活化，只有活化的分子才能完成有效碰撞，而让分子活化，就必须给这个分子提供活化能。

这个微观过程就是，氢分子的H-H键断裂，氯分子的Cl-Cl键断裂，形成中间态氢原子和中间态氯原子，这个中间态的氢原子和氯原子才是能够发生有效碰撞的活化分子（微粒），而要让化学键断裂，就必须提供能量，这个能量就可以看做为活化能（但不是活化能），最终活化分子完成有效碰撞，形成新的化学键就会释放出能量。（这只是一种假象过程，方便理解，更真实的情况是氢气和氯化氢结合在一起形成过渡态分子，然后断裂成两个氯化氢。）

（by the way，这里就可以看出化学反应和能量的关系，化学反应的微观解释就是有 旧的化学键的断裂和新的化学键的形成，断键吸热，成键放热，因此一个化学反应既有吸热和放热，但是如果吸收的热大于放出的热，它就是吸热反应，反之亦然。）

知道了这个微观过程，我们就可以搞出两个关键， 有效碰撞 和活化能 ，化学反应速率就和这个有关系。

如果我们让有效碰撞变多，并且能够降低活化能（降低分子达到活化状态的门槛），这个反应反应是不是越容易进行？看起来就是反应速率加快了！实际操作上，我们通过 加热，加压，增大浓度这三个方面来提升分子的有效碰撞。加热能够让分子热运动更加剧烈，发生有效碰撞的机会就会变大，同样加压和增大浓度就是让分子在反应体系中更加密集，碰撞在一起的概率就变大了。

另外还可以利用催化剂来降低反应的活化能，实际上催化剂是参加进了这个化学反应，催化剂可能与某个反应分子结合，让它更容易到达活化状态，因此反应变得更加容易进行了，而在反应终点的时候，催化剂又脱离了反应物。催化剂可以说就是一个默默无闻的贡献者，送它一个好人卡！

（此外什么超声波啊，核辐射啊，光照啊，也能加快反应速率，它们的本质就是给分子提供了能量，让其碰撞更激烈或者活化。）

化学反应的限度

（化学平衡）

当我们把心爱的女神追到手后，更重要的是你和她的关系到底如何，好到如何程度？同样对于一个化学反应，我们也要知道它究竟能进行到什么程度？

当化学反应结束时，我们的反应物是彻底消耗了还是跟生成物一起存在着，这个结束就可以看做为化学反应限度。假设一件化工厂用氢气和氮气反应生产氨气，我在做实验的时候，发现100g的氢气，最后只有1g能够转化为氨气，剩下的99g我就算放一万年，它还是保持99g不变，无法继续转化为氨气。

这时候我们称为反应达到了平衡，也就是这个反应它达到了极限，再想让它生产氨气，提高氨气的转化率。你就必须改变条件了，要想马儿跑，就必须给马儿吃草。那么当这个反应达到了极限后就停止了吗？错！只是看起来停止了，实际上没有。就好比睡得像猪一样的人，看起来他没有动静，对外界的反应也没回应，就像死掉了一样，但是本质上还是活着的！同样对于一个达到反应限度的可逆反应，它已经化学平衡了，看起来放一万年没啥变化，就像“死掉的化学反应”，但是化学反应依旧在进行着，反应物会不断地变成生成物，同样生成物也会不断变成反应物，这一些都在你眼皮子底下进行着，你却看不到也难以测量出来。是因为正向反应的速率和逆向反应的速率是一样的，所以反应物以及生成物的质量没有改变。

这个就好比，你辛辛苦苦搬砖一天赚了20元，但是晚上吃了一碗隆江猪脚饭把这20块钱花光了，看起来你的总资金没有变化，但是你的资金是在流动的，有付出也有收获！

其实，对于所有的可逆反应，一旦反应开始进行，反应物转化成生成物，这时候，不单单只有反应物转化为生成物这个过程，还有生成物转化成反应物这个过程，所以反应还没到达限度的时候，正向反应和逆向反应是同时进行的！我们只能看到反应只能是正向进行的，是因为正向反应的速率大于逆向反应是速率。直到平衡，正向反应和逆向反应还存在，它的反应速率是相等的且不为0。

对了，这时候好事的同学可能又要问了，你一直说化学反应进行达到限度，他就平衡了，那么我又怎么知道它是不是真正的平衡了呢？可能它的反应速率很慢啊，我测量的间隔太靠近了，看不出物质还在改变啊，怎么办？还有没有啥标准来判断反应是达到了限度呢？

很好，问题到这里，我们就可以引出著名的平衡常数K：

在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K表示。

K是温度的函数。也就是说在不同的温度下，化学反应的限度是不一样的。比如在20℃下达到了化学平衡，如果你把温度升高到100℃那么它就是不平衡了。

我们要判断这个反应是否达到了平衡，只需要查到在该温度下的平衡常数，然后测量出反应物和生成物的浓度，计算一下，看这个数值是不是等于K，如果小于K，显然这个反应没有达到限度，还必须朝着正向进行，如果大于K，则必须逆向进行达到平衡状态。

刚才不是说在20℃下达到平衡的反应，如果把它温度升高到100℃，它就不平衡，而所有的可逆反应都要朝着平衡的方向移动，所以改变温度后，这个反应会朝着100℃平衡状态移动。至于移动的方向，有请勒夏特列闪亮登场！

勒夏特列通过实验总结了大量的事实，提出了平衡移动原则：如果 改变影响平衡的条件之一（如温度