C-07 化学反应速率与平衡模拟器

预设工业反应 + 微观碰撞动画 + 宏观图表联动 + 等效平衡和 K-T 教学卡片

高中必修 高中选修 拓展演示
教学说明:本页速率常数、平衡常数、吸光度和活化能参数均为课堂示意值,重点用于比较“条件改变后趋势如何变化”。
当前反应方程式
模型载入中
正在载入
当前发生的化学过程待机

实时监测与反馈

模拟区
当前结论

温度、浓度倍率、体积、催化剂会同步驱动粒子动画、状态卡和图表变化。

阅读提示
  • 这一区域实时刷新;下方知识卡片负责补充规律与前提。
  • 若某项不是当前案例重点,会直接说明原因,而不是留空。

知识讲解卡片

这一组卡片用于解释实时模拟背后的机理与趋势,强调“看懂规律”,不逐帧刷新。

知识展示区

基元反应与决速步

高中选修

示例固定使用 NO 氧化的示意机理:最慢步骤决定总速率,但这并不表示所有反应都能直接套用同样的机理框架。

快平衡
2NO ⇌ N₂O₂
速率表达式:v₁ = k₁[NO]²,逆速率 v₋₁ = k₋₁[N₂O₂]
决速步
N₂O₂ + O₂ → 2NO₂
总速率受最慢步骤限制,近似得到 v ≈ k′[NO]²[O₂]
课堂说明:这里使用的是示意机理,用于解释“最慢步骤决定总速率”,帮助把微观碰撞与宏观速率联系起来,不作为任意反应的通用机理模板。

反应级数概念

高中选修

零级、一级、二级反应使用内置示例数据对比浓度-时间曲线,不提供任意公式推导;反应级数由实验规律确定,不一定等于化学方程式计量数。

零级:c = c₀ - kt
一级:c = c₀e⁻ᵏᵗ
二级:1/c 与 t 线性

k₁、k₂ 与 K 的关系

高中选修
课堂说明:K = k₁ / k₂ 在这里作为教学示意关系,用于帮助学生把“速率常数”和“平衡常数”放到同一张图景里。

参数演示与比较

这一组模块强调“先调参数,再看图,再读结论”,适合课堂推理与口头追问。

参数演示区

等效平衡与非等效条件比较

高中选修 Qc 与 Kc 比较

比较前提与判读提示

讨论边界

这里讨论的是同一可逆反应体系,在相同外界条件设定下比较不同初始组成的平衡走向。结论依赖于相同温度、相同压强/体积约束以及相同元素守恒前提。

  • “等效”只表示在当前课堂预设下具有相同守恒约束或等比例条件,并不意味着任意投料都可互换。
  • “非等效”强调初始组成改变后,平衡组成与转化率会不同,不能离开反应背景绝对化。
  • 读图时先看外界条件是否一致,再比较 Qc 与 Kc 的关系和最终组成。

教学边界与使用提醒

收束说明
高中必修高中选修拓展演示
  • 速率常数、K、吸光度与能量峰均为教学示例值,便于比较,不代表工业精确数据。
  • Van’t Hoff 与 ΔG° 模块采用课堂近似:默认所示温区内 ΔH 可近似看作恒定,并且 ΔG° 只对应标准态判断。
  • 统一免责声明见页尾,这里只保留和本模块直接相关的使用边界。

K-T 关系与热力学教学卡片

参数演示区
当前图表模式
载入中

这里会解释当前温度变化对 K 的影响方向,以及为什么某条曲线会上升或下降。

放热反应:升温时 K 倾向减小
吸热反应:升温时 K 倾向增大
吉布斯自由能
等待参数载入
ΔG° = ΔH° - TΔS° = -RT lnK
当前结论
温度与熵项共同作用
这里会根据当前 ΔH°、ΔS°、T 解释为什么 ΔG° 为正或为负。
ΔH° 影响反应热效应ΔS° 影响体系无序度T 放大熵项贡献

范特霍夫计算器

先设参数,再计算

输入 ΔH°、参考温度和 K₁,用来判断温度改变后平衡常数 K 的变化方向。这里采用课堂近似,默认所示温区内 ΔH° 近似恒定。

ΔH° / kJ·mol⁻¹
T₁ / K
K₁
T₂ / K
计算结果
等待参数载入
范特霍夫方程:ln(K₂/K₁) = -ΔH°/R · (1/T₂ - 1/T₁)

ΔG° 与自发性

参数联动

拖动滑块调节 ΔH°、ΔS°、T。温度-`lnK` 图下方会同步显示标准态下的吉布斯自由能与当前结论,这里强调的是课堂近似,不等同于任意实际条件下的 ΔG。

ΔH° / kJ·mol⁻¹
ΔS° / J·mol⁻¹·K⁻¹
T / K
教学说明:本区重点演示 Van't Hoff 关系和 ΔG° 判断的趋势;默认在所示温区内把 ΔH° 近似看作恒定,图像与计算优先服务课堂比较,不代表全温区严格精确关系。

C-09 有机化学反应路径图(简化版)

用内置官能团网络和课堂示例,帮助学生按“选起点、找路径、比结构”的顺序理解高中有机化学。

[高中必修][高中选修][拓展]
当前版本聚焦高中常见节点、常见转化和内置同分异构体示例;超出预设范围时会给出明确提示,方便课堂把握边界。

可操作路径图

图中反馈会跟随筛选与路径结果变化
当前筛选
全部可见
可见转化
已找到路径
等待两点选择
起点 终点 当前路径 被筛除的边

同分异构体展示

输入、对比与教学提示

先确认“共同分子式”,再比较碳骨架、官能团、位置或立体差异。结果区会补充为什么互为同分异构体,以及课堂上值得优先讲的比较点。

先看共同点,再看差异

输入与预设库

手动输入分子式,或从内置分子式库中选择一个课堂常见示例。

分子式例如 C4H10
预设分子式库浏览全部内置公式

边界提示

用于帮助判断当前分子式是否落在本页已收录的课堂示例范围内。

结构边界提示用于边界检查

查询操作

确认分子式后,系统会显示已收录的常见结构,并补充对比提示。

查询反馈
等待查询
输入或选择分子式后,这里会提示找到多少种常见结构以及建议优先比较的方向。

课堂快捷示例

一键带入常见分子式

支持范围与使用说明

当前版本

当前支持范围

  • 路径图覆盖高中常见官能团节点与内置转化路径,会优先展示最短推荐路径。
  • 同分异构体示例使用内置数据:含苯环体系碳原子数 ≤ 15,不含苯环体系碳原子数 ≤ 8。
  • 筛选项会同步影响路径搜索、路径图明暗状态和右侧详情反馈。

建议使用方式

  • 先从一条主线示例路径出发,再通过筛选讨论“哪些转化属于必修、哪些进入选修”。
  • 讲同分异构体时,先比较“分子式相同”,再引导学生观察碳骨架、官能团和位置变化。
  • 点击路径图连线后,右侧详情区可配合逐步播放讲解每一步条件与方程式。

暂不覆盖内容

  • 典型有机合成路线设计辅助
  • 高分子合成预测或复杂推断题自动生成
  • 未收录路径和未收录分子式的自动扩展推断