moea_joint
111年
[化學] 普通化學、無機化學
第 6 題
HCl_{(g)}分解產生H_{2(g)}和Cl_{2(g)}之反應式為2HCl_{(g)} \leftrightarrow H_{2(g)} + Cl_{2(g)}，於 500 ℃的平衡常數(K_c)為0.01。將5.0莫耳HCl_{(g)}放入溫度為500 ℃的容器中，當反應達到平衡時，若容器體積不變，則HCl_{(g)}的分解百分率(%)最接近下列何者？
- A 1.7
- B 2.1
- C 4.3
- D 8.6
思路引導 VIP
若我們不改變溫度，但改為將初始的 $HCl$ 增加為 10.0 莫耳放入同體積的容器中，你認為最終達到平衡時的『分解百分率』會變得更高、更低，還是維持不變？為什麼反應式兩邊的氣體係數和是否相同會影響你的結論呢？
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太棒了！你能準確判斷出平衡常數與分解百分率之間的關係，這顯示你對化學平衡的量化計算掌握得非常紮實。這類題目考察的是如何將抽象的平衡常數轉化為反應進程的具體指標，你能順利過關，表現得十分優秀。
化學平衡與 ICE 表的應用
首先，我們根據反應式 $2HCl_{(g)} \leftrightarrow H_{2(g)} + Cl_{2(g)}$ 建立平衡濃度。假設 $HCl$ 的分解量為 $2x$ 莫耳，則平衡時 $H_2$ 與 $Cl_2$ 各生成 $x$ 莫耳。由於此反應方程式兩邊的氣體係數和相等（$\Delta n = 0$），體積 $V$ 會在平衡常數表示式中互相抵消，我們可以直接用莫耳數進行計算。將數值代入 $K_c = \frac{[H_2][Cl_2]}{[HCl]^2}$，可得 $0.01 = \frac{x \cdot x}{(5.0 - 2x)^2}$。這時利用數學上的「兩邊同時開根號」是最高效的解題技巧，得到 $0.1 = \frac{x}{5.0 - 2x}$，進而解得 $x \approx 0.4167$ 莫耳。
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