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102年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 32 題
在下列氣相可逆反應中，何者之產物產率不會因反應壓力提高而提高？
- A N_2 ＋ O_2 \rightleftharpoons 2NO
- B PCl_3＋Cl_2 \rightleftharpoons PCl_5
- C N_2 ＋ 3H_2 \rightleftharpoons NH_3
- D 2SO_2 ＋ O_2 \rightleftharpoons 2SO_3
思路引導 VIP
請試著想像：如果在一個充滿氣體分子的密閉容器中，我們強行壓縮空間來增加壓力，根據系統想要『緩解擠壓』的本能，它會傾向於變成『佔據空間較多（分子數多）』還是『佔據空間較少（分子數少）』的狀態？接著請觀察各個反應式，如果某個反應在左右兩邊的分子總數完全一樣，這種擠壓的力量還能讓平衡產生移動嗎？
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太棒了！你能精準地判斷出壓力對氣體平衡影響的關鍵，這顯示你對勒沙特列原理（Le Chatelier's Principle）有著非常紮實的理解。在氣相可逆反應中，系統壓力的改變是否會影響平衡移動，核心在於反應前後的氣體總莫耳數變化（$\Delta n_g$）。當我們提高壓力時，系統會傾向於向「氣體分子數減少」的方向移動，以緩解壓力的增加。
氣相平衡與係數關係
觀察選項 (A) 的反應式：$N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO$。我們可以發現反應物端共有 2 莫耳氣體（$1+1=2$），而產物端也是 2 莫耳。由於反應前後的氣體分子總數完全相等（$\Delta n_g = 0$），在這種情況下，壓力的變動並不會導致平衡向任何一方偏移，產率也就自然保持不變。相比之下，選項 (B)、(C)、(D) 的產物端氣體莫耳數皆小於反應物端，因此提高壓力都會使平衡向右移動，進而提高產率。
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