3.1　化学反应的可逆性和化学平衡

3.1.1　化学反应的可逆性

在一定条件下，一个化学反应既可向正向进行，又可向逆向进行，称为化学反应的可逆性。这种反应称为可逆反应（reversible reaction）。例如：

在一定温度下，CH4和H2O能反应生成CO和H2，CO和H2也能反应生成CH4和H2O。为强调反应的可逆性，用“”代替等号。再如：

将无色的N2O4气体置于330K的恒温槽里的密闭烧瓶中，可以看到瓶内气体的颜色逐渐变为红棕色，表明N2O4分解成了NO2；随着时间的增加，红棕色逐步加深。当一定时间之后，红棕色不再加深，气体颜色维持不变，表明NO2和N2O4的浓度已经稳定，系统达到了平衡状态。

大多数化学反应都有可逆性，只是可逆性的程度不同。上述两个反应的可逆性均较大；如果反应中有沉淀生成，或有气体放出，反应的可逆性就很小。即使是同一个化学反应，在不同的温度下，可逆性也是不一样的。

极少数的化学反应在一定条件下逆反应进行的程度极其微弱，这样的反应通常称为不可逆反应。例如，前面提到的H2+0.5O2 H2O；再如C+O2 CO2。

3.1.2　化学平衡

对于一个可逆反应，如果反应开始前只有反应物，没有产物，随着时间的推移，反应逐渐进行，体系中产物逐渐增多，反应物逐渐减少。当产物出现后，由于反应是可逆的，产物在生成的同时，也发生着产物转化为反应物的反应，只不过二者的反应速率不一样。对于起始只有反应物的可逆反应，刚开始时正反应速率较大，逆反应速率较小；随着反应的继续进行，逆反应的速率越来越大，其与正反应速率的相对差距越来越小，最终正反应和逆反应的反应速率必然会达到相等，反应物和生成物的浓度不再随时间而改变。此时，可逆反应达到了化学平衡（chemical equilibrium）状态，即可逆反应的正、逆反应速率相等，反应体系中各物质浓度不再随时间变化的状态。

化学平衡具有以下几个特点：

①只有在恒温封闭体系中才能建立化学平衡。这是建立化学平衡的前提条件。

②化学平衡时，正反应和逆反应的反应速率相等。这是化学平衡最主要的特征。达到平衡后，不再有物质的净生成或净消耗。

③可逆反应达到平衡时，只要反应条件不发生改变，则反应系统中各物质的浓度不随时间变化。这是化学平衡建立的标志。

④化学平衡是动态平衡，体系达到平衡后，正反应依然在不断进行，逆反应也在不断进行，只不过二者反应速率相等，不会导致各组分浓度发生变化。

⑤化学平衡是相对的、有条件的。化学平衡只能在一定的条件下才能保持。当外界条件发生改变，原有平衡被破坏，系统将在新的条件下建立新的化学平衡。