4.1.1 化学平衡状态

在一定条件下，一个化学反应按照反应方程式既可以从左向右进行，又可以从右向左进行，这称为化学反应的可逆性。原则上，化学反应都具有可逆性，只不过可逆程度不同而已。

例如，CO₂(g)和H₂(g)的反应在高温下是高度可逆的。

而以下两个反应的可逆程度则很差

某温度下一个可逆的化学反应，随着反应的进行，反应物浓度不断降低，正反应速率逐渐减慢；与此同时，随着产物浓度的增加，其逆反应速率逐渐加快。当反应到某一时刻时，正反应速率与其逆反应速率相等，反应物浓度和生成物浓度不再随时间改变。此时，我们称这一可逆反应达到了平衡状态。

化学平衡是一种动态平衡。在平衡状态下，虽然反应物和生成物的浓度均不再发生变化，但反应却没有停止。

4.1.2 平衡常数

化学反应可逆性的不同，可以用平衡常数进行描述，表示可逆的化学反应可以进行的最大限度。

1. 经验平衡常数

对于任意一个可逆反应

在一定温度下达到平衡时，若各物质的平衡浓度分别为[A]、[B]、[G]和[H]，则体系中各物质的平衡浓度间存在着如下关系

式中，K为化学反应的平衡常数，这种平衡常数也称为经验平衡常数或实验平衡常数。

平衡常数表达式可以表述为：在一定温度下可逆反应达平衡时，生成物的浓度以化学计量数为指数幂的乘积与反应物的浓度以化学计量数为指数幂的乘积之比是一个常数。

由平衡浓度(物质的量浓度)表示的经验平衡常数称为浓度平衡常数，一般用Kc表示。如果化学反应是气相反应，平衡常数既可以用平衡时各物质的浓度表示，也可以用平衡时各物质的分压表示。例如，气相反应

达到平衡时，不仅各种物质的浓度不再改变，而且其分压也不再改变，则经验平衡常数可以用分压表示为

由平衡常数表达式可知，Kc的量纲与浓度的量纲相关，Kp的量纲与压力的量纲相关。只有当反应物的化学计量数之和与生成物的化学计量数之和相等时，平衡常数才是量纲为1的量(以前曾称为无量纲的量)。

气相反应达到平衡时，可以由平衡浓度计算出Kc，也可以由平衡分压计算出Kp。虽然Kp和Kc一般来说不相等，但它们所表示的却是同一个平衡状态，因此二者之间应该有确定的数量关系。由理想气体状态方程可以得出

K_p=K_c(RT)^△v

其中

△v=(g+h)-(a+b)

若浓度单位为mol·dm^-3，则R=8.314×10³Pa·dm³·mol^-1·K^-1。

平衡常数的表达式中，不应出现反应体系中的纯固体、纯液体以及稀溶液中的水，因为它们在反应过程中可近似认为没有浓度变化。

对于同一个化学反应，如果化学反应方程式中的化学计量数不同，平衡常数的表达式及其数值要有相应的变化。例如

显然，K₁=(K₂)²，即方程式中化学计量数n倍时，反应的平衡常数n次幂。又如

显然，，即正反应的平衡常数与其逆反应的平衡常数互为倒数。

两个反应方程式相加(相减)时，所得的反应方程式的平衡常数，可由原来的两个反应方程式的平衡常数相乘(相除)得到。例如

文章来源：《无机化学核心教程（第二版）》

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