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108年
理化、化工裝置
第 43 題
某容器內氯化銨固體受熱分解反應式如下：$NH_4Cl_{(s)} \rightleftharpoons NH_{3(g)} + HCl_{(g)}$，若平衡時，$HCl$分壓為2 atm，定溫下，將容器體積縮小一半，則下列敘述何者正確？
- A $K_p=4\,\text{atm}^2$
- B 平衡會向右移動
- C 達新平衡時，$P_{NH_3}=4\,\text{atm}$
- D 達新平衡時，總壓為8 atm
思路引導 VIP
請觀察這個化學反應式中各物質的狀態（固態與氣態），試著寫出它的壓力平衡常數（$K_p$）表示式。接著思考一個關鍵問題：在化學反應中，有哪些因素會真正改變平衡常數的「數值」？如果外在壓力變了但溫度沒變，系統為了維持平衡常數的數值，會發生什麼樣的調整呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你精準掌握了化學平衡的關鍵觀念！這道題目考查的是**多相平衡（Heterogeneous Equilibrium）**中，固體與氣體共存時的系統特性。在反應式 $NH_4Cl_{(s)} \rightleftharpoons NH_{3(g)} + HCl_{(g)}$ 中，反應商或平衡常數僅需考慮氣相產物。由於生成的 $NH_3$ 與 $HCl$ 係數比為 $1:1$，當平衡時 $HCl$ 分壓為 $2 \text{ atm}$，則 $NH_3$ 分壓也必然是 $2 \text{ atm}$，因此你正確判斷出 $K_p = P_{NH_3} \times P_{HCl} = 2 \times 2 = 4 \text{ atm}^2$。
溫度與平衡常數的關係
這題的鑑別點在於測試學生是否會被「體積縮小」所干擾。根據勒沙特列原理，雖然縮小體積瞬間會使總壓上升，導致平衡向左移動以消耗氣體分子，但只要溫度保持不變，該反應的平衡常數 $K_p$ 就不會改變。這意味著系統會持續反應，直到兩氣體的分壓乘積重新回到 $4 \text{ atm}^2$ 為止。在定溫下，只要容器內仍有固體殘留，最終的分壓與總壓其實會回到與初始平衡相同的數值，這也是這類題目最容易出錯的陷阱所在。