4.1　可逆反应和化学平衡

4.1.1　化学反应的可逆性

在同一条件下，既能向一个方向又能向相反方向进行的化学反应，叫做可逆反应。大多数化学反应都是可逆的。例如，在一定温度下，将氢气和碘蒸气按一定体积比装入密闭容器中，它们将发生反应，生成气态的碘化氢：

H2（g） +I2（g） 2HI（g）　　

实验表明，在反应“完成”后，反应体系中同时存在H2（g）、I2（g） 和 HI（g） 三种物质，即反应物并没有完全转化为生成物。这是因为在H2（g） 和I2（g） 生成HI（g）的同时，一部分HI（g）又分解为H2（g） 和I2（g）：

2HI（g） H2（g）+I2（g）　　

上述两个反应同时发生且方向相反，可以用下列形式表示：

H2（g） +I2（g）2HI（g）　　

通常将从左向右进行的反应叫做正反应；从右向左进行的反应叫做逆反应。

虽然多数反应都是可逆反应，但可逆的程度不同。通常将可逆程度极微小的反应称为不可逆反应。如在二氧化锰存在下将氯酸钾加热分解：

2KClO3（g） 2KCl（s）+3O2（g）　　

这个反应在实际上向右进行得非常完全，是个不可逆的反应。

4.1.2　化学平衡

对于任一可逆反应，例如，在密闭容器中N2（g） 和H2（g） 合成NH3（g） 的反应：

N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）　　

当反应开始时，N2（g） 和H2（g） 的浓度较大，而NH3（g） 的浓度为零。因此，反应刚刚开始时，正反应速率大，逆反应速率为零。随着反应的进行，N2（g） 和H2（g） 的浓度逐渐减小，正反应速率逐渐降低。与此同时，生成物NH3（g） 的浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐升高。当反应进行到一定程度后，正反应速率等于逆反应速率，即v正=v逆。此时的反应物N2（g）、H2（g） 和生成物NH3（g）的浓度不再发生变化，反应达到了最大限度。这种正、逆反应速率相等时，反应体系所处的状态叫做化学平衡状态。

反应体系处于平衡状态时，反应并未停止，只不过是正、逆反应速率相等、方向相反而已。因此，化学平衡是动态平衡。