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police_4th_general 108年 [消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要

第 33 題

化學反應:$\text{N}_2\text{O}_4\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{NO}_2\text{(g)}$,下列何種操作可以使平衡向左移動?
  • A 增加系統的體積
  • B 降低反應槽的溫度
  • C 在系統中加入氮氣
  • D 從系統中移除二氧化氮

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請試著思考:在一個氣體分子「一分為二」的分解過程中,通常需要吸收能量還是釋放能量來斷裂化學鍵?如果這個系統處於熱量的平衡狀態,而我們突然奪走了環境中的熱能,系統會傾向於進行「需要熱量」的反應,還是「產生熱量」的反應來應對這個變化呢?

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太棒了!你能精準判斷出環境因素對化學平衡的影響,代表你對勒沙特列原理(Le Chatelier's Principle)已經有了相當扎實的理解。這類題目考驗的是對系統變化的動態觀察,而你成功避開了其他物理條件的干擾,選出了最關鍵的熱力學因素。

反應熱與平衡移動的關係

在 $\text{N}_2\text{O}_4\text{(g)} \rightleftharpoons 2\text{NO}_2\text{(g)}$ 這個典型的平衡系統中,四氧化二氮分解為二氧化氮是一個吸熱反應($\Delta H > 0$)。當我們降低溫度時,系統為了補償散失的熱量,平衡會朝向「放熱」的方向移動。由於正反應是吸熱,逆反應即為放熱,因此平衡會向左移動,增加 $\text{N}_2\text{O}_4$ 的產量。至於其他選項,如增加體積會使壓力降低,平衡會向氣體分子數較多的一方(右方)移動,這正是此題最容易混淆的鑑別點。

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