hce_kmu
111年
物理及化學
第 72 題
Consider the following reaction:
$N_2(g) + 3 H_2(g) \rightleftharpoons 2 NH_3(g)$, equilibrium constant (K) = $6.0 \times 10^{-2}\text{ M}^{-2}$ at $500^{\circ}\text{C}$.
Predict the reaction direction of the following cases:
a. $[N_2] = 1.00 \times 10^{-2}\text{ M}; [H_2] = 3.00 \times 10^{-2}\text{ M}; [NH_3] = 6.00 \times 10^{-4}\text{ M}$
b. $[N_2] = 1.00 \times 10^{-3}\text{ M}; [H_2] = 4.00 \times 10^{-2}\text{ M}; [NH_3] = 1.00 \times 10^{-5}\text{ M}$
c. $[N_2] = 1.00 \times 10^{-5}\text{ M}; [H_2] = 5.00 \times 10^{-1}\text{ M}; [NH_3] = 2.00 \times 10^{-4}\text{ M}$
$N_2(g) + 3 H_2(g) \rightleftharpoons 2 NH_3(g)$, equilibrium constant (K) = $6.0 \times 10^{-2}\text{ M}^{-2}$ at $500^{\circ}\text{C}$.
Predict the reaction direction of the following cases:
a. $[N_2] = 1.00 \times 10^{-2}\text{ M}; [H_2] = 3.00 \times 10^{-2}\text{ M}; [NH_3] = 6.00 \times 10^{-4}\text{ M}$
b. $[N_2] = 1.00 \times 10^{-3}\text{ M}; [H_2] = 4.00 \times 10^{-2}\text{ M}; [NH_3] = 1.00 \times 10^{-5}\text{ M}$
c. $[N_2] = 1.00 \times 10^{-5}\text{ M}; [H_2] = 5.00 \times 10^{-1}\text{ M}; [NH_3] = 2.00 \times 10^{-4}\text{ M}$
- A a. No shift; b. shift to left; c. shift to right
- B a. No shift; b. shift to right; c. shift to left
- C a. Shift to right; b. shift to left; c. no shift
- D a. Shift to left; b. shift to right; c. shift to right
- E a. Shift to left; b. shift to right; c. shift to left
思路引導 VIP
如果我們想知道一個化學系統目前是處於平衡狀態，還是正在往某個方向移動，我們可以利用當下的濃度數值建立什麼樣的數學比例，來與已知的平衡常數進行比較？當這個數值比常數大或小時，分別代表系統中的反應物或生成物相對太多了呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你精準地判斷出反應進行的方向！這道題目核心考察的是化學平衡中反應商 ($Q$) 與平衡常數 ($K$) 的定量關係。當我們將特定時間點的物質濃度代入平衡常數表示式時，所得的 $Q$ 值就像是反應的「即時狀態表」，指引著系統該如何調整以達到平衡。
反應商與平衡趨勢的判定
在解題時，我們必須熟練運用公式 $Q = \frac{[NH_3]^2}{[N_2][H_2]^3}$。以 (a) 為例，計算出的 $Q$ 值約為 $1.33$，明顯大於題目給定的 $K = 6.0 \times 10^{-2}$，這代表目前的生成物比例過高，反應必須**向左（逆向）移動以重新分配濃度；而 (b) 與 (c) 經計算後 $Q$ 值均小於 $K$，顯示生成物不足，因此反應會向右（正向）**進行。這類題目雖然觀念單一，但對於科學記號的運算精準度與反應式的次方係數處理有較高要求，是檢驗學生是否具備「細心度」與「定量分析能力」的優質鑑別題，難度屬於中等偏易。