5.2.1　实验平衡常数

对可逆反应：H2+I22HI 做进一步的研究，就会发现可逆反应的另一特点。如表5.1所示，当在系统中引入不同起始浓度的c（H2）和c（I2），并在同一温度下反应达到平衡时，各物质的浓度并不相同。但是，生成物浓度幂和反应物浓度幂的乘积之比[c2（HI）/c（H2）·c（I2）]近乎相等。也就是说，此比值为一常数。这个常数就是该反应在指定温度下的浓度实验平衡常数或称浓度经验平衡常数Kc。

表5.1　平衡系统H2+I22HI 各物质的浓度（425 ℃）

可逆反应达到平衡状态时，反应体系中各物质浓度不再改变，反应到达最大限度。不同化学反应可逆程度不同，可逆反应的可逆程度可用平衡常数进行描述。大量实验证明，对于任何一个可逆反应

有

式中，cA、cB、cG、cH分别代表物质A、B、G、H 的平衡浓度，单位为mol/L；a、b、g、h 分别为各反应物和生成物平衡浓度的计量系数。

如果化学反应为气相反应，温度一定时，气体的分压与其浓度成正比，平衡常数既可以用平衡时各物质的浓度计算得出，也可以用平衡时各气体的平衡分压替代各物质的平衡浓度计算得出。例如，气相反应

达到化学平衡时，各物质的浓度不再改变，各物质的分压也不再改变，有

式中，pA、pB、pG、pH 分别代表物质A、B、G、H 在平衡状态时的分压；Kp 为压力平衡常数。

已达化学平衡的气相反应，可由各物质的平衡浓度计算出Kc，同时也可由各物质的平衡分压计算出Kp，平衡浓度和平衡分压均可通过实验测定，因此将Kc和Kp统称为实验平衡常数或经验平衡常数。由式（5.1）和（5.2）可以看出，实验平衡常数Kc是有单位的，只有当反应物化学计量数之和与生成物化学计量数之和相等时，量纲才为1。另外，同一气相反应Kc和Kp一般是不相等的，但它们所表示的却是同一平衡状态，两者之间有一定的数量关系。

将理想气体气态方程代入式（5.2），可得

式中，Δn 为气态生成物化学计量数总和与气态反应物化学计量数总和之差。

对于同一可逆反应，平衡常数只是温度的函数，随温度改变而变化，与反应体系中各物质的浓度无关。

例5.1 在某温度下，已知可逆反应2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），达到平衡时c（SO2）=2 mol/L、c（O2）=1 mol/L、c（SO3）=3 mol/L。求该温度下可逆反应的平衡常数。

解 由式（5-1）得