4.3　标准平衡常数的应用

化学反应的标准平衡常数是表明反应系统处于平衡状态的一种数量标志，利用它能回答许多问题。如判断反应程度（或限度）、预测反应方向以及计算平衡组成等。

4.3.1　判断反应程度

反应进行的程度常用平衡转化率α来表示。平衡转化率是指实现化学平衡时，已转化为生成物的反应物占该反应物起始总量的百分比。

在一定条件下，化学反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，净反应速率等于零，平衡组成不再改变。这表明在这种条件下反应物向产物转化达到了最大限度。因此体现各平衡浓度之间关系的平衡常数，也能够表示出反应物的最大转化限度。

如果该反应的标准平衡常数很大，其表达式的分子（对应产物的分压或浓度）比分母（对应反应物的分压或浓度）要大得多，说明反应物大部分转化成产物了，反应进行得比较完全。

不难理解，如果的数值很小，表明平衡时产物对反应物的比例很小，反应正向进行的程度很小，反应进行得很不完全。越小，反应进行得越不完全。

如果数值不太大也不太小（如103＞＞10-3），平衡混合物中产物和反应物的分压（或浓度）相差不大，反应物部分地转化为产物。

所以平衡常数和平衡转化率之间有必然的数量关系。

对同类反应而言，越大，反应进行得越完全。

例4-2　某温度时，反应

CO（g）+H2O（g） H2（g）+CO2（g）　　

。 若 CO 和 H2O 的起始浓度皆为 0.02mol·dm-3 时，求CO的平衡转化率。

解：设反应达到平衡时体系中 H2和CO2的浓度均为x（mol·dm-3）。

解得：

x=0.015（mol·dm-3）　　

平衡时已转化掉的c（CO）为0.015 mol ·dm-3，故：

若改变温度，使=1，求转化率。求得转化率为50%。

在其余条件相同的前提下，值越大，转化率越高，反应进行越完全。

平衡常数和转化率关系：

①与体系的起始状态无关，与T有关；

②α与反应物的起始状态有关，与T有关；

③在平衡体系中增加某一物质的起始浓度，可使另一物质的转化率提高。

4.3.2　预测反应方向

对于给定反应在给定温度T下，标准平衡常数（T）具有确定值。如果按照（T）表达式的同样形式来表示反应

pA+qB mC+nD　　

在任意状态下反应物与产物的数量关系，可以得到：

式中，Q称为反应商。Q与的数学表达式形式上是相同的，表达式中的分子是产物的浓度或分压的幂的乘积，分母是反应物的浓度或分压的幂的乘积，幂与相关物种的计量数绝对值相同。但是，反应商Q与平衡常数却是两个不同的量。（T）是由反应物、产物平衡时的浓度或分压计算得到的。当系统处于非平衡态时，Q不等于，表明反应仍在进行中。随着时间的推移，Q在不断变化，直到Q等于，反应达到平衡。那么，当Q不等于时，反应的主导方向又如何呢？

如果时，Q表达式中的分子的数值相对较小，表明产物的浓度或分压比平衡时小，相应正反应速率大于逆反应速率，反应的主导方向是正向进行。直至平衡状态时，。当时，反应的主导方向是逆向进行，直至平衡状态，系统的组成不再改变。这就是化学反应进行方向的反应商判据。