4.1　可逆反應和化學平衡

4.1.1　化學反應的可逆性

在同一條件下，既能向一個方向又能向相反方向進行的化學反應，叫做可逆反應。大多數化學反應都是可逆的。例如，在一定溫度下，將氫氣和碘蒸氣按一定體積比裝入密閉容器中，它們將發生反應，生成氣態的碘化氫：

H2（g） +I2（g） 2HI（g）　　

實驗表明，在反應“完成”后，反應體系中同時存在H2（g）、I2（g） 和 HI（g） 三種物質，即反應物并沒有完全轉化為生成物。這是因為在H2（g） 和I2（g） 生成HI（g）的同時，一部分HI（g）又分解為H2（g） 和I2（g）：

2HI（g） H2（g）+I2（g）　　

上述兩個反應同時發生且方向相反，可以用下列形式表示：

H2（g） +I2（g）2HI（g）　　

通常將從左向右進行的反應叫做正反應；從右向左進行的反應叫做逆反應。

雖然多數反應都是可逆反應，但可逆的程度不同。通常將可逆程度極微小的反應稱為不可逆反應。如在二氧化錳存在下將氯酸鉀加熱分解：

2KClO3（g） 2KCl（s）+3O2（g）　　

這個反應在實際上向右進行得非常完全，是個不可逆的反應。

4.1.2　化學平衡

對于任一可逆反應，例如，在密閉容器中N2（g） 和H2（g） 合成NH3（g） 的反應：

N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）　　

當反應開始時，N2（g） 和H2（g） 的濃度較大，而NH3（g） 的濃度為零。因此，反應剛剛開始時，正反應速率大，逆反應速率為零。隨著反應的進行，N2（g） 和H2（g） 的濃度逐漸減小，正反應速率逐漸降低。與此同時，生成物NH3（g） 的濃度逐漸增大，逆反應速率逐漸升高。當反應進行到一定程度后，正反應速率等于逆反應速率，即v正=v逆。此時的反應物N2（g）、H2（g） 和生成物NH3（g）的濃度不再發生變化，反應達到了最大限度。這種正、逆反應速率相等時，反應體系所處的狀態叫做化學平衡狀態。

反應體系處于平衡狀態時，反應并未停止，只不過是正、逆反應速率相等、方向相反而已。因此，化學平衡是動態平衡。