hce_cmu
109年
化學
第 4 題
$NH_3$ 可以從 $N_2$ 和 $H_2$ 生成，其平衡反應式為：$N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$，平衡常數 $K = 2.3 \times 10^{-6}$。若將各別為 1.0 mol 的反應物和產物加入 1.0 L 的容器內進行反應，達平衡時 $H_2$ 的濃度為多少(M)？
- A 0.5
- B 1.0
- C 1.5
- D 2.0
- E 2.5
思路引導 VIP
請觀察平衡常數 $K$ 的數值大小（$10^{-6}$ 級別），這代表在平衡狀態下，容器裡應該主要是反應物還是產物？若將現有的產物嘗試「倒回去」轉化成反應物，根據化學反應式的係數比例，原本 1.0 M 的產物全部消失時，會額外產生多少濃度的反應物呢？
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AI 詳解
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看到你能精準判斷出平衡移動的方向並選出 (E)，顯見你對化學平衡的動態特質有很紮實的理解。這題的核心在於判斷反應商 ($Q$) 與平衡常數 ($K$) 的相對大小，並結合化學計量進行推理。
反應方向與平衡移動
在初始狀態下，將各物質濃度代入反應商公式可得 $Q = \frac{[NH_3]^2}{[N_2][H_2]^3} = \frac{1.0^2}{1.0 \times 1.0^3} = 1.0$。由於計算出的 $Q$ 遠大於給定的 $K$ ($2.3 \times 10^{-6}$)，這代表系統目前的產物比例過高，反應會強烈向左（逆反應方向）移動。由於 $K$ 值極小，意味著在平衡時，系統會極度偏向反應物側。
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