一、什么是可逆反應(yīng)？
很多人對可逆反應(yīng)的理解，停留在“反應(yīng)能正著來、也能反著來”。這話沒毛病，但少了個(gè)關(guān)鍵前提——同一條件下。
在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行（反應(yīng)物變生成物），同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行（生成物變反應(yīng)物）的反應(yīng)，也叫“對峙反應(yīng)”。比如咱們最熟悉的二氧化硫氧化反應(yīng)：
2SO? + O? ? 2SO?（條件：催化劑、加熱）
這里的“?”雙箭頭，就是可逆反應(yīng)的專屬符號，左邊是正反應(yīng)，右邊是逆反應(yīng)。敲黑板：如果正反應(yīng)需要“加熱”，逆反應(yīng)卻需要“降溫”，那這倆就不算可逆反應(yīng)——必須是“同一條件”下的雙向進(jìn)行。
可逆反應(yīng)永遠(yuǎn)不可能“進(jìn)行到底”。哪怕反應(yīng)時(shí)間再長，反應(yīng)物也沒法100%變成生成物，最后都會達(dá)到一個(gè)“動態(tài)平衡”的狀態(tài)。就像兩個(gè)人拔河，力氣一樣大的時(shí)候，誰也拉不動誰，但雙方的手都在用力——這就是可逆反應(yīng)的核心：動態(tài)平衡。
二、動態(tài)平衡，不是“靜止”是“勢均力敵”
很多人以為“平衡”就是反應(yīng)停了，其實(shí)大錯(cuò)特錯(cuò)。真正的化學(xué)平衡，是“正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率”的狀態(tài)——分子還在不停反應(yīng)，但生成多少生成物，就會有多少生成物變回反應(yīng)物，整體濃度不變。
假設(shè)一個(gè)密閉的瓶子里，有A和B兩種物質(zhì)，它們會反應(yīng)生成C和D（正反應(yīng)）；同時(shí)，C和D也會反應(yīng)變回A和B（逆反應(yīng)）。
反應(yīng)剛開始時(shí)，A和B濃度最高，正反應(yīng)速率最快，就像剛開閘的水流，一個(gè)勁兒往前沖；此時(shí)C和D很少，逆反應(yīng)速率幾乎為0。
隨著反應(yīng)進(jìn)行，A和B越來越少，正反應(yīng)速率變慢；C和D越來越多，逆反應(yīng)速率變快。直到某一刻，正反應(yīng)生成C和D的速度，剛好等于逆反應(yīng)生成A和B的速度——這時(shí)候，瓶子里A、B、C、D的濃度不再變化，平衡就達(dá)到了。
此時(shí)反應(yīng)并沒有停止！分子還在不停碰撞、轉(zhuǎn)化，只是“進(jìn)”和“出”的量相等了——這就是“動態(tài)平衡”的精髓，看似靜止，實(shí)則暗流涌動。
三、生活里的可逆反應(yīng)
1. 身體里的“氧氣搬運(yùn)工”：血紅蛋白的可逆反應(yīng)
我們的紅細(xì)胞能運(yùn)輸氧氣，靠的就是可逆反應(yīng)。血紅蛋白（Hb）和氧氣結(jié)合生成氧合血紅蛋白（HbO?），這個(gè)反應(yīng)是可逆的：Hb + O? ? HbO?。
在肺部，氧氣濃度高，反應(yīng)正向進(jìn)行，血紅蛋白“抓住”氧氣；到了身體組織里，氧氣濃度低，反應(yīng)逆向進(jìn)行，血紅蛋白“松開”氧氣，供細(xì)胞呼吸——這一套可逆操作，才讓我們能正常呼吸。
2. 工業(yè)上的“化肥基石”
全世界每年生產(chǎn)上億噸氮肥，核心反應(yīng)就是哈伯 process——氮?dú)夂蜌錃庠诟邷馗邏?、催化劑條件下合成氨氣，而氨氣也能分解回氮?dú)夂蜌錃猓篘? + 3H? ? 2NH?（條件：高溫高壓、催化劑）。
工業(yè)上要做的，就是通過控制條件（比如提高壓強(qiáng)、適當(dāng)降溫），讓反應(yīng)盡量往生成氨氣的方向進(jìn)行，提高產(chǎn)量——這背后就是可逆反應(yīng)的調(diào)控邏輯。
3. 實(shí)驗(yàn)室里的“變色魔術(shù)”
白色的無水硫酸銅，遇到水會變成藍(lán)色 ，這個(gè)反應(yīng)也是可逆的：CuSO?（白）+ 5H?O ? CuSO?·5H?O（藍(lán)）。
加熱藍(lán)色的硫酸銅，會失去結(jié)晶水變回白色；冷卻后遇到水，又會變藍(lán)。這個(gè)反應(yīng)常用來檢驗(yàn)水的存在，妥妥的可逆反應(yīng)“教科書案例”。
四、如何讓可逆反應(yīng)“聽我們的話”？
不管是工業(yè)生產(chǎn)還是生活應(yīng)用，我們都希望可逆反應(yīng)往“有用”的方向進(jìn)行。這里就需要用到一個(gè)核心原理——勒夏特列原理：如果改變影響平衡的一個(gè)條件（濃度、溫度、壓強(qiáng)等），平衡就會向能夠削弱這種改變的方向移動。
平衡就像個(gè)“叛逆少年”，你越逼它，它越反抗。比如：
改變濃度：想讓正反應(yīng)進(jìn)行更徹底，就增加反應(yīng)物濃度（比如給反應(yīng)體系持續(xù)加原料），或者減少生成物濃度（比如及時(shí)把產(chǎn)物抽走）。平衡會“反抗”這種變化，主動消耗反應(yīng)物、生成產(chǎn)物。
改變溫度：如果正反應(yīng)是放熱的（比如燃燒的逆反應(yīng)），升高溫度會讓平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向移動；降低溫度，平衡會向放熱的正反應(yīng)方向移動。
改變壓強(qiáng)：只對有氣體參與的反應(yīng)有效。如果正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減少的（比如N?+3H?→2NH?，4個(gè)氣體分子變2個(gè)），增大壓強(qiáng)，平衡會向氣體分子數(shù)減少的方向移動（正向）；減小壓強(qiáng)，平衡會向氣體分子數(shù)增多的方向移動（逆向）。
高壓讓反應(yīng)正向進(jìn)行，適當(dāng)降溫抑制逆反應(yīng)，再用催化劑加快反應(yīng)速率——一套操作下來，氨氣的產(chǎn)量就大大提高了。
其實(shí)可逆反應(yīng)的本質(zhì)，就是微觀世界里的“動態(tài)平衡”——沒有絕對的“完成”，只有相對的“穩(wěn)定”。記住3個(gè)關(guān)鍵：
1. 可逆反應(yīng)必須是“同一條件下”的雙向進(jìn)行，符號是“?”；
2. 平衡狀態(tài)是“正逆反應(yīng)速率相等”，不是反應(yīng)停止；
3. 用勒夏特列原理調(diào)控條件，就能讓可逆反應(yīng)為我們所用。
下次煮開水、曬衣服的時(shí)候，不妨想想：原來這些生活現(xiàn)象，和化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里的可逆反應(yīng)，本質(zhì)上是一回事～ 你還在生活中發(fā)現(xiàn)過哪些“可逆”的現(xiàn)象？歡迎在評論區(qū)留言分享！