平衡常數：寫出 K、解讀 Q，以及將 Kc 換算成 Kp

動態平衡：正反應同逆反應速率相等

喺可逆反應中，產物可以反應重新生成反應物。正反應消耗反應物時會減慢，而產物累積時逆反應會加快。當兩個速率相等，就達到平衡。由嗰刻開始，即使兩個反應都繼續進行，濃度都保持不變。所以化學家稱之為動態平衡，並用雙箭咀 ⇌ 表示。

同一個平衡組成可以由任何一邊達到。一個由純 NO₂ 開始嘅密封燒瓶，同另一個體積相同、由等量純 N₂O₄ 開始嘅燒瓶，喺相同溫度下最終會得到相同嘅混合物。只有喺封閉系統中先會達到平衡；如果產物逸出，好似 CO₂ 由開口容器逸出咁，反應就永遠唔會穩定落嚟。

由平衡方程式建立 K 表達式

對於一般反應 aA + bB ⇌ cC + dD，質量作用定律以摩爾濃度給出平衡常數：Kc = [C]ᶜ[D]ᵈ / ([A]ᵃ[B]ᵇ)。產物放喺上面，反應物放喺下面，每個濃度都以佢嘅係數為冪。同速率定律唔同，呢個表達式直接來自平衡方程式。

純固體同純液體唔會寫入表達式，因為佢哋嘅有效濃度唔會隨反應進行而改變。喺稀水溶液中，作為溶劑嘅水亦唔會寫入。例如，分解反應 CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g) 嘅 Kc = [CO₂]。喺特定溫度下，無論兩種固體有幾多，固體上方 CO₂ 嘅平衡壓力都係固定嘅。

嚴格嚟講，平衡常數由活度建立，而活度冇單位，所以 K 報告時唔帶單位。使用以 mol/L 表示嘅濃度，或者以 atm 或 bar 表示嘅壓力，係普通化學中慣用嘅近似。

解讀 K 嘅大小

K 大表示平衡時產物佔主導；K 細表示反應物佔主導。大致嚟講，K 大於約 10³ 表示反應接近完全，K 細於約 10⁻³ 表示生成好少產物，而介乎兩者之間嘅數值會得到兩者都有相當份量嘅混合物。

OpenStax 第 13.4 節給出 N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g) 喺 2000 °C 嘅 Kc = 4.1 × 10⁻⁴。即使喺咁高嘅溫度下，平衡時空氣中都只含少量 NO。喺室溫下，常數更加細得多，所以氮同氧可以喺大氣中共存。

K 完全冇講到速度。K 極大嘅反應仍然可能慢到觀察唔到。決定幾快達到平衡嘅係動力學，而唔係平衡常數。

實例：二氧化氮同四氧化二氮嘅 Kc 同 Kp

對於涉及氣體嘅反應，平衡常數亦可以用分壓寫出，得到 Kp。兩者嘅關係係 Kp = Kc(RT)^Δn，即 Kc 乘以 RT 嘅 Δn 次方，其中 Δn 係氣態產物摩爾數減氣態反應物摩爾數；壓力以 atm 表示時 R = 0.08206 L atm mol⁻¹ K⁻¹，T 以開爾文表示。當 Δn = 0，Kp 等於 Kc。

OpenStax 第 13.2 節描述將 0.10 mol NO₂ 放入 25 °C 嘅 1.0 L 燒瓶，達到平衡時 [NO₂] = 0.016 mol/L，[N₂O₄] = 0.042 mol/L。檢查一下，0.016 + 2(0.042) = 0.100 mol/L，所以所有氮都計算在內。對於 N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g)，Kc = [NO₂]²/[N₂O₄] = (0.016)² / 0.042 = 6.1 × 10⁻³，取兩位有效數字。

呢度 Δn = 2 − 1 = 1，而 RT = 0.08206 × 298.15 = 24.47。所以 Kp = (6.1 × 10⁻³)(24.47) = 0.15，壓力以 atm 表示。呢個數值大過 Kc，因為 Δn 係正數，而 RT 大於 1。

改變方程式就會改變 K

由於 K 由平衡方程式建立，對方程式嘅任何改動都會以可預測嘅方式改變 K。呢啲規則相當於赫斯定律中處理 ΔH 嘅規則喺平衡中嘅對應版本，只係以乘法代替加法。

實例。由 N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO(g) 開始，2000 °C 時 Kc = 4.1 × 10⁻⁴。將佢反轉，得到 2 NO(g) ⇌ N₂(g) + O₂(g)，Kc = 1/(4.1 × 10⁻⁴) = 2.4 × 10³。將正向方程式減半，得到 ½ N₂(g) + ½ O₂(g) ⇌ NO(g)，Kc = √(4.1 × 10⁻⁴) = 2.0 × 10⁻²。兩樣都做，NO(g) ⇌ ½ N₂(g) + ½ O₂(g) 嘅 Kc = 1/√(4.1 × 10⁻⁴) = 49。

• 反轉方程式：新嘅 K 係 1/K。
• 將每個係數乘以 n：新嘅 K 係 Kⁿ。將方程式減半就係開平方根。
• 將兩條方程式相加：將佢哋嘅 K 值相乘。兩個 K 值必須係同一溫度下嘅。

比較 Q 同 K 預測方向

反應商 Q 同 K 形式完全相同，但使用嘅係任何時刻存在嘅濃度，而唔只係平衡時嘅濃度。比較 Q 同 K 就知道反應必須向邊個方向進行。如果 Q < K，產物太少，反應向正方向進行。如果 Q > K，產物太多，反應向逆方向進行。如果 Q = K，系統處於平衡。

實例。OpenStax 第 13.2 節給出 CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g) 喺 800 °C 嘅 Kc = 0.640。一個混合物含 [CO] = 0.0500、[H₂O] = 0.0400、[CO₂] = 0.0300 同 [H₂] = 0.0600 mol/L。Q = (0.0300)(0.0600) / [(0.0500)(0.0400)] = 0.00180/0.00200 = 0.900。Q 大過 K，所以混合物向 CO 同 H₂O 一方移動。

第二個混合物嘅 CO 同 H₂O 相同，但 [CO₂] = 0.0200，[H₂] = 0.0250 mol/L。而家 Q = (0.0200)(0.0250)/(0.00200) = 0.250，細過 0.640，所以呢個混合物向正方向反應，生成更多 CO₂ 同 H₂。

實例：由實測平衡混合物求 K

量度一個平衡量通常已經足以求出 K，因為平衡方程式確定咗其他每個量點樣改變。此處嘅數據係示例。喺某一固定溫度下，將 0.500 mol PCl₅ 密封喺一個 2.00 L 嘅空燒瓶中，讓佢達到 PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g) 平衡。平衡時燒瓶中有 0.180 mol Cl₂。

用濃度計算。起始 [PCl₅] 係 0.500 mol / 2.00 L = 0.250 mol/L，平衡 [Cl₂] 係 0.180 mol / 2.00 L = 0.0900 mol/L。每生成一摩爾 Cl₂，亦會生成一摩爾 PCl₃ 並消耗一摩爾 PCl₅，所以 [PCl₃] = 0.0900 mol/L，[PCl₅] = 0.250 − 0.0900 = 0.160 mol/L。於是 Kc = (0.0900)(0.0900)/0.160 = 0.0506。喺呢個溫度下，36.0% 嘅 PCl₅ 分解咗。ICE 表指引將呢種記帳方法延伸到必須求解平衡量嘅題目。

平衡表達式錯誤

一張簡短嘅檢查清單可以揪出寫出同使用 K 時嘅大部分錯誤。

• 將反應物放喺上面。對於所寫嘅方程式，K 永遠係產物除以反應物。
• 冇將係數寫成指數，或者將佢哋當成乘數使用。
• 將純固體、純液體或者作為溶劑嘅水寫入表達式。
• 喺 K 中使用起始濃度。只有平衡數值先屬於 K；任何其他一組數值得出嘅都係 Q。
• 忘記 K 取決於溫度。冇註明適用溫度嘅 K 值係冇意義嘅。
• 將 Kc 換算成 Kp 時，Δn 計算咗所有物種而唔係只計氣體，或者 T 用咗攝氏。