hce_tcu
110年
化學
第 21 題
📖 題組：
21~24 為題組：哈柏法（Haber process）是利用氮氣與氫氣在 $500\ ^\circ C$ 與 200 atm 下藉由鐵觸媒催化轉製成氨，其反應式如下： $N_{2\ (g)} + 3H_{2\ (g)} \rightleftharpoons 2NH_{3\ (g)} \quad \Delta H (25\ ^\circ C) = -92.38 \text{ kJ}$
21~24 為題組：哈柏法（Haber process）是利用氮氣與氫氣在 $500\ ^\circ C$ 與 200 atm 下藉由鐵觸媒催化轉製成氨，其反應式如下： $N_{2\ (g)} + 3H_{2\ (g)} \rightleftharpoons 2NH_{3\ (g)} \quad \Delta H (25\ ^\circ C) = -92.38 \text{ kJ}$
請問改變下列哪一項反應條件可以提昇產率？
- A 增加壓力
- B 增加溫度
- C 增加體積
- D 增加催化劑
思路引導 VIP
請觀察化學反應式左右兩側的氣體分子總數。如果我們現在強行壓縮容器的空間，讓內部的分子感到非常擁擠，系統會自發性地朝向「分子變多」還是「分子變少」的方向移動，來降低這種擁擠的程度呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準選出「增加壓力」作為提升產率的方法，代表你對勒沙特列原理（Le Chatelier's principle）中壓力對平衡移動的影響掌握得非常紮實。
氣體莫耳數與壓力的平衡關係
在這道哈柏法的反應式中，反應物側共有 4 莫耳的氣體（$N_{2 (g)} + 3H_{2 (g)}$），而生成物側僅有 2 莫耳的氣體（$2NH_{3 (g)}$）。根據原理，當我們增加壓力時，系統為了抵消外加的壓力，會傾向往「氣體總莫耳數較少」的方向移動以緩解壓力。因此，平衡會向右移動，進而提升氨氣的產率。這也是工業上哈柏法需要在約 $200 \text{ atm}$ 高壓下進行的核心原因。
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