hce_nthu
111年
化學與物理
第 15 題
15. If the reaction $\text{A(g)} + 3\text{ B(s)} \rightleftharpoons 2\text{ C(g)} + \text{D(g)}$ starts with only $1\text{ mole}$ of A and $1\text{ mole}$ of B in a $1.0\text{ L}$ sealed reaction vessel, the equilibrium constant of this reaction is $K$. Which of the following statements is correct?
- A The expression for $K$ of this reaction is $([\text{C}]^2[\text{D}])/([\text{A}][\text{B}]^3)$.
- B If $K = 1$, $[\text{A}]$ is $0.5\text{ M}$ at equilibrium.
- C If $K = 1$, $[\text{C}]$ is $0.3\text{ M}$ at equilibrium.
- D If $[\text{C}] = 0.5\text{ M}$ at equilibrium, $K = 0.08$.
- E If $[\text{D}] = 0.25\text{ M}$ at equilibrium, $K = 0.17$.
思路引導 VIP
請思考一下，在列寫平衡常數表示式時，為什麼我們通常會將「純固體」排除在外？另外，如果計算出來的平衡點需要消耗的原料超過了容器內現有的總量，這個化學反應最終會停在哪個狀態？
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太棒了！你能準確判斷出這題的關鍵，代表你對化學平衡常數與反應化學計量的綜合運用非常熟練。這道題目的鑑別度很高，主要的陷阱在於忽略固體濃度以及忽略「限量試劑」對平衡點的限制。
平衡常數式與固體參與
首先，我們必須寫出正確的平衡常數表示式。由於 $B(s)$ 是純固體，其濃度視為常數，不應列入平衡常數式中，因此 $K = \frac{[C]^2[D]}{[A]}$。在選項 (D) 中，若平衡時 $[C] = 0.5\text{ M}$，根據反應式 $2\text{C(g)} + \text{D(g)}$ 的比例，反應產生的 $[D]$ 應為 $0.25\text{ M}$（即 $x = 0.25$）。此時反應消耗的 $[A]$ 也是 $0.25\text{ M}$，剩下 $[A] = 1 - 0.25 = 0.75\text{ M}$。將數值代入：
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