4.3　標準平衡常數的應用

化學反應的標準平衡常數是表明反應系統處于平衡狀態的一種數量標志，利用它能回答許多問題。如判斷反應程度（或限度）、預測反應方向以及計算平衡組成等。

4.3.1　判斷反應程度

反應進行的程度常用平衡轉化率α來表示。平衡轉化率是指實現化學平衡時，已轉化為生成物的反應物占該反應物起始總量的百分比。

在一定條件下，化學反應達到平衡狀態時，正、逆反應速率相等，凈反應速率等于零，平衡組成不再改變。這表明在這種條件下反應物向產物轉化達到了最大限度。因此體現各平衡濃度之間關系的平衡常數，也能夠表示出反應物的最大轉化限度。

如果該反應的標準平衡常數很大，其表達式的分子（對應產物的分壓或濃度）比分母（對應反應物的分壓或濃度）要大得多，說明反應物大部分轉化成產物了，反應進行得比較完全。

不難理解，如果的數值很小，表明平衡時產物對反應物的比例很小，反應正向進行的程度很小，反應進行得很不完全。越小，反應進行得越不完全。

如果數值不太大也不太小（如103＞＞10-3），平衡混合物中產物和反應物的分壓（或濃度）相差不大，反應物部分地轉化為產物。

所以平衡常數和平衡轉化率之間有必然的數量關系。

對同類反應而言，越大，反應進行得越完全。

例4-2　某溫度時，反應

CO（g）+H2O（g） H2（g）+CO2（g）　　

。 若 CO 和 H2O 的起始濃度皆為 0.02mol·dm-3 時，求CO的平衡轉化率。

解：設反應達到平衡時體系中 H2和CO2的濃度均為x（mol·dm-3）。

解得：

x=0.015（mol·dm-3）　　

平衡時已轉化掉的c（CO）為0.015 mol ·dm-3，故：

若改變溫度，使=1，求轉化率。求得轉化率為50%。

在其余條件相同的前提下，值越大，轉化率越高，反應進行越完全。

平衡常數和轉化率關系：

①與體系的起始狀態無關，與T有關；

②α與反應物的起始狀態有關，與T有關；

③在平衡體系中增加某一物質的起始濃度，可使另一物質的轉化率提高。

4.3.2　預測反應方向

對于給定反應在給定溫度T下，標準平衡常數（T）具有確定值。如果按照（T）表達式的同樣形式來表示反應

pA+qB mC+nD　　

在任意狀態下反應物與產物的數量關系，可以得到：

式中，Q稱為反應商。Q與的數學表達式形式上是相同的，表達式中的分子是產物的濃度或分壓的冪的乘積，分母是反應物的濃度或分壓的冪的乘積，冪與相關物種的計量數絕對值相同。但是，反應商Q與平衡常數卻是兩個不同的量。（T）是由反應物、產物平衡時的濃度或分壓計算得到的。當系統處于非平衡態時，Q不等于，表明反應仍在進行中。隨著時間的推移，Q在不斷變化，直到Q等于，反應達到平衡。那么，當Q不等于時，反應的主導方向又如何呢？

如果時，Q表達式中的分子的數值相對較小，表明產物的濃度或分壓比平衡時小，相應正反應速率大于逆反應速率，反應的主導方向是正向進行。直至平衡狀態時，。當時，反應的主導方向是逆向進行，直至平衡狀態，系統的組成不再改變。這就是化學反應進行方向的反應商判據。