K 越大，生成物越多
K 的分子是生成物，分母是反应物，所以：
- K ≫ 1：平衡时生成物占绝对优势，反应进行得很完全（人教版常以 K > 10⁵ 为“基本进行完全”）；
- K ≪ 1：平衡时反应物占绝对优势，只生成很少的生成物（K < 10⁻⁵ 时反应很难进行）；
- K 接近 1：平衡时反应物和生成物都有可观的量。
AP 常说的“product-favored”就是生成物占优势，“reactant-favored”就是反应物占优势。拖动 lg K，看 A ⇌ B 平衡时的组成；再点几个真实反应，看它们的 K 落在哪里：
K 不说明快慢
K 由平衡时的组成决定，和反应要多久才能到达平衡无关。由 OpenStax 附录 G 中水的生成自由能可以算出，25 °C 时 2H₂(g) + O₂(g) ⇌ 2H₂O(l) 的 K 约为 10⁸³，可是氢气和氧气混合后在室温下几乎不反应：活化能很高，反应极慢（U5.5）。点火以后反应才迅速进行，并且进行得很完全。
反过来，K 很小的反应也可能很快达到平衡，只是平衡时生成物很少。
K 很小时可以近似
K 很小时，反应物几乎不消耗，ICE 表中“起始浓度 − x”可以近似为起始浓度。这样算出的 x 还要检查：x 不超过起始浓度的 5% 时，近似可用（U7.7 详细讨论）。
例题 1：哪种酸电离得多？
25 °C 时 HF 的 Ka = 6.4 × 10⁻⁴，HCN 的 Ka = 4.9 × 10⁻¹⁰（OpenStax）。浓度都是 0.10 mol/L 时，哪种溶液中的离子更多？差多少？
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比较 K。 两个电离反应的形式相同（HA ⇌ H⁺ + A⁻），Ka 越大，平衡时生成物（离子）越多。HF 的 Ka 大得多，所以 HF 溶液中的离子更多。下面估算多多少。
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列 ICE 表。 设电离的 HA 为 x（浓度单位 mol/L）：
HA H⁺ A⁻ I 0.10 0 0 C −x +x +x E 0.10 − x x x 所以 Ka = x² ÷ (0.10 − x)。Ka 很小时 x ≪ 0.10，分母取 0.10：
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估算 HF。
x 是 0.10 的 8%，超过 5%，近似略显粗糙；解二次方程得到的精确值约为 7.7 × 10⁻³ mol/L，用来比较数量级已经足够。
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估算 HCN。
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相除比较。
HF 溶液中的离子约是 HCN 的 1000 倍。两种酸都是反应物占优势（Ka < 1），但程度相差很大。
例题 2：由 K 估计平衡时的量
2000 °C 时 N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2NO(g) 的 K = 4.1 × 10⁻⁴。起始 c(N₂) = c(O₂) = 1.0 mol/L，平衡时大约有多少 NO？
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列 ICE 表。 起始没有 NO，反应正向进行（浓度单位 mol/L）：
N₂ O₂ 2NO I 1.0 1.0 0 C −x −x +2x E 1.0 − x 1.0 − x 2x -
代入 K。
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近似。 K 很小，反应进行得很少，x ≪ 1.0，所以 1.0 − x ≈ 1.0：
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求解。 两边开平方，直接得到 2x，也就是 c(NO)：
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检验近似。 x ≈ 0.010，是起始浓度的 1%，远小于 5%，近似合理。只有约 1% 的 N₂ 转化为 NO。
- K = 3.2 × 10⁸
K ≫ 1。
- K = 1.6 × 10⁻¹⁰
K ≪ 1。
- K = 0.640
接近 1。
- K = 1.0 × 10⁻¹⁴
例如水的电离。
- K = 2.5
接近 1。
- K = 1.0 × 10⁻⁶ 的反应的逆反应
逆反应的 K = 1.0 × 10⁶。
- K = 6.4 × 10⁻⁴
比 1 小得多。
- K = 9.4 × 10⁵
K ≫ 1。
常见误区
误区 1：“K 越大，反应越快。” K 只说明平衡时的组成。反应快慢由活化能和温度等因素决定。
误区 2：“K = 1 时，平衡时所有物质的浓度都相等。” 只有像 A ⇌ B 这样的简单形式才是这样。计量数不同时，K = 1 并不意味着浓度相等。
误区 3：“K 很小的反应根本不发生。” K 很小只说明平衡时生成物很少，但生成物的量不是零。例如水的 Kw 很小，纯水中仍有 1.0 × 10⁻⁷ mol/L 的 H⁺。
即时小测
下列四个反应中，平衡时生成物所占比例最大的是？
K 越大，平衡时生成物越多。
某反应 25 °C 时的 K = 2.5 × 10⁻¹²。下列说法正确的是？
K ≪ 1，反应物占优势。K 不说明快慢（C），生成物也不是零（D）。
某反应的 K ≫ 1，但在室温下把反应物混合后，几小时内看不到任何变化。最好的解释是？
K 只反映平衡组成，反应有多快取决于活化能等因素。
某反应的 K = 1.0 × 10⁶。它的逆反应在同一温度下：
逆反应的 K 是倒数（U7.6），逆反应的“反应物”就是原来的生成物，所以平衡位置不变。
0.10 mol/L 的 HNO₂（Ka = 4.6 × 10⁻⁴）和 0.10 mol/L 的 HClO（Ka = 2.9 × 10⁻⁸）相比：
浓度相同、形式相同时，Ka 大的电离程度大。
对于 A(g) ⇌ B(g)，K = 1.0。平衡时：
K = c(B) ÷ c(A) = 1.0。但对计量数不同的反应，K = 1 并不意味着浓度相等。
AP 自由作答题
下表列出三个反应的 K（OpenStax）：
| 反应 | 温度 | K |
|---|---|---|
| I：N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2NO(g) | 2000 °C | 4.1 × 10⁻⁴ |
| II：H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g) | 400 °C | 50 |
| III：2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g) | 25 °C | 1.6 × 10² |
(a) 哪个反应在平衡时反应物占优势？说明理由。
(b) 对反应 I，起始 c(N₂) = c(O₂) = 0.50 mol/L。估算平衡时 NO 的浓度，并检查你的近似。
(c) 写出反应 II 的逆反应 2HI(g) ⇌ H₂(g) + I₂(g) 的 K，并说明这个逆反应在平衡时哪一边占优势。
(d) 一名学生说：“反应 III 的 K 最大，所以它在三个反应中最快。”指出这个说法的错误。
(e) 25 °C 时 2H₂(g) + O₂(g) ⇌ 2H₂O(l) 的 K 约为 10⁸³，但室温下 H₂ 和 O₂ 的混合物可以保存很久。解释原因。
参考答案与评分要点
(a) 反应 I。K = 4.1 × 10⁻⁴ ≪ 1，平衡时生成物很少。
(b) (2x)² ÷ (0.50 − x)² = 4.1 × 10⁻⁴；近似 0.50 − x ≈ 0.50，2x ≈ 0.50 × √(4.1 × 10⁻⁴) ≈ 0.010，c(NO) ≈ 0.010 mol/L。x ≈ 0.0050，是 0.50 的 1%，近似合理。
(c) K = 1/50 = 0.020。逆反应的反应物 HI 占优势（和原反应生成物占优势是同一回事）。
(d) K 只反映平衡时的组成，不反映反应速率。何况三个反应的温度不同，K 的大小也不能直接说明谁快。
(e) K 很大说明平衡时几乎全是水，但反应的活化能很高，室温下速率极慢，所以看不到反应。
评分要点： (a) K ≪ 1；(b) 近似计算和 5% 检验；(c) 倒数及含义；(d) K 与速率无关；(e) 热力学与动力学的区别。
小结
- K ≫ 1 生成物占优势，K ≪ 1 反应物占优势，K 接近 1 两者都有可观的量。
- K 只反映平衡时的组成，不反映反应的快慢。
- K 很小时，“起始浓度 − x ≈ 起始浓度”的近似常常可用，但要检查 x 是否不超过 5%。
AP 提示： 用 K 回答“平衡时哪一边占优势”，用活化能和速率回答“多快”。题目问 K 很大的反应为什么看不到变化时，答案总是动力学（速率慢），不是热力学。