资源简介

化學平衡
主題1 化學平衡反應
1、 可逆反應
化學反應依其反應程度可區分為不可逆反應(完全反應)與可逆反應，而多數的反應則屬於可逆反應。
【A】不可逆反應：化學反應只朝一個方向進行而無逆反應發生；以「」表示反應方向。
如：室溫下氫氣燃燒成水蒸氣，而生成的水蒸氣無法在室溫下分解產生氫氣及氧氣，屬於不可逆反應。
2H2(g)＋O2(g) H2O(g)
【B】可逆反應：化學反應中，正逆反應同時進行；不但反應物相互反應為生成物，生成物亦能相互反應為原來反應物；以「」表示可逆反應。
如：密閉容器中，無色的N2O4會分解為紅棕色的NO2；當反應的同時，NO2也會相互結合為N2O4
N2O4(g) 2NO2(g)
二、化學平衡
【A】意義：當正反應反應速率＝逆反應反應速率，即達化學平衡狀態。
a. 巨觀上：反應物及生成物共存，且各物種濃度不會隨時間而改變。
b. 微觀上：化學反應仍進行中，為一種動平衡。
反應 aA＋bBcC＋dD
最初只有反應物(A與B)，無生成物(C與D)，故正反應速率很大，逆反應速率為零。
隨著反應進行，反應物消耗 ([A]、[B]會降低)，生成物產生 ([C]、[D]會增加)，因此正反應速率會逐漸降低，逆反應速率會逐漸增加。
直至某一時間t，正反應速率＝逆反應速率，反應達「化學平衡」。
【B】平衡的條件
a. 需為可逆反應
b. 溫度均一：溫度不同，平衡狀態不同。
c. 於密閉系統：與外界無「質量」交換，但有「能量」交換的系統，稱為密閉系統。
【C】平衡時，各物種濃度與達平衡之反應進行的方向無關。
以 2 NO2(g) N2O4(g) 進行實驗所得數據說明之
項次 初濃度 (M) 平衡時濃度(M)
[NO2] [N2O4] [NO2] [N2O4]
1 0.0800 0.0000 0.0125 0.0337 2.70 216
2 0.0000 0.0400 0.0125 0.0337 2.70 216
3 0.0400 0.0200 0.0125 0.0337 2.70 216
4 0.1600 0.0000 0.0182 0.0709 3.90 215
5 0.0000 0.0600 0.0156 0.0522 3.35 215
a. 由項次1、2、3知：雖起始物種濃度不同，但將各物種依方程式係數之關係移至同側時，所得濃度是相同的，而反應達平衡時之物種濃度亦相同，與反應進行的方向無關。
b. 由項次1、2、3與4、5比較：將物質移至同側時，若濃度不同，平衡時之濃度亦不同；但無論反應初始物質及濃度為何，只要在同溫下，為一常數值，與初濃度及反應方向無關。
【D】化學反應恆趨向達成平衡的方向進行。
精選範例
例題1：CO＋NO2CO2＋NO，若1升的容器中分別裝入下列各種物質進行實驗，何者無法達到平衡狀態？　(A) 1 mol的CO和1 mol的NO2　(B) 1 mol的CO2和1 mol的NO　(C) 1 mol的CO和1 mol的CO2　(D) 1 mol的CO和2 mol的NO2。
(ans：C)
例題2：某生在定溫下，以不同濃度的物質進行反應
2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)，下表為四組實驗的
初濃度記錄，則哪一組實驗的平衡狀態與其
他組不同？
(ans：A)
類題1：反應H2(g)＋I2(g)2HI(g) 於定溫下達平衡時，下列哪幾組物質，其生成物HI(g) 的濃度相等？(ans：ABCE)
類題2：同溫下，下列5種物質分別裝入5個一升的錐形瓶中，何者達平衡的狀態會相同？　(A)0.0400 mol N2O4　(B)0.0800 mol NO2　(C)0.0100 mol N2O4　(D)0.0300 mol NO2　(E)0.0700 mol N2O4。(ans：AB)
主題2 平衡常數
一、平衡常數
【A】平衡常數表示法
定溫下某一可逆反應達平衡時，生成物濃度係數次方的乘積，除以反應物濃度係數次方的乘積，所得之常數即稱為「平衡常數」。
k1
反應 aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)
k2
R正＝k1[A]a[B]b ； R逆＝k2[C]c[D]d
達平衡時 R正＝R逆 ； k1[A]a[B]b＝k2[C]c[D]d
Kc、Kp稱為平衡常數，此式則為該反應式的「平衡常數表示式」。
【B】平衡常數式的寫法
a. 稀薄溶液中的溶劑不需列出。
當溶質濃度不大時，溶劑濃度可視為定值，無論溶劑為反應物或生成物均不需列於平衡常數表示式中。
例1：2CrO42－(aq) + 2H+(aq) Cr2O72－(aq) + H2O(l)
＊ 非稀薄水溶液中(如：酯化反應)，水的濃度無法視為定值，則需將其表示出。
例2：CH3COOH(l) + C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l) + H2O(l)
Kc＝
b. 固態物質不需列出。
固體濃度由密度決定，而固體的密度皆為常數，因此將固體濃度併於平衡常數中，不需表示出。
例3：Cu(s) + 2Ag+(aq) Cu2+(aq) + 2Ag(s) Kc＝
例4：CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) Kc＝
c. 液態純質不需列出。
液態純質之濃度亦為定值，而將其併入平衡常數中不需表示出。
例5：SnO(s) + H2(g) Sn(l) + H2O(g) Kc＝
例6：H2O(l) H2O(g) Kc＝
【C】平衡常數的性質
a. 速率常數(k正、k逆)隨本性(活化能)、溫度、催化劑而變。
溫度升高時：正、逆兩方向以不同速率加快反應。
加入催化劑：正、逆兩方向以等量速率增快。
b. 平衡常數：K＝k正/k逆；只隨反應物本性(種類)、溫度而變，並不受催化劑、濃度、壓力影響。
二、Kp與Kc
一平衡系 aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)
【A】濃度平衡常數（Kc）：以 濃度表示平衡常數式中各物種濃度，所得之平衡常數。
，適用於氣、液相平衡系。
壓力平衡常數（Kp）：以 表示平衡常數式中各物種濃度，所得之平衡常數。
，適用於氣相平衡系。
【B】Kc與Kp的關係： Kp＝Kc(RT) n ， n＝(c+d)－(a+b)
導証：
【C】Kc與Kp的單位
a. 當 n＝0，Kc與Kp均無單位，平衡常數與濃度無關，Kc＝Kp
b. 當 n≠0，Kc的單位為 (mol/L) n，Kp的單位為 (atm) n。
c. 一般狀況下，平衡常數不需寫出單位。
三、平衡常數與方程式的關係
一平衡系 A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)
【A】方程式逆寫時，平衡常數(K2)為原來平衡常數(K1)的倒數。
即 C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)
【B】方程式乘n倍時，平衡常數(K3)為原來平衡常數(K1)的n次方倍。
即 nA(g)＋nB(g)nC(g)＋nD(g)
【C】兩方程式相加所得新反應式時，平衡常數(K5)為原來兩平衡常數的乘積。
即 (1) A＋BC＋D
(2) C＋DE＋F
則 (1) + (2)
A＋BE＋F
【D】兩方程式相減所得新反應式時，平衡常數(K8)為原來兩平衡常數的商。
即 (1) A＋EC＋F K6＝
(2) D＋EB＋F K7＝
則 (1)－(2)
A＋BC＋D K8＝
【E】平衡常數直接由方程式寫出，故方程式改變，平衡常數亦隨之改變。
方程式 逆寫 乘n倍 相加 相減
K值 1/K Kn K1 × K2 K1 ÷ K2
H 值 － H n × H H1 + H2 H1－ H2
【F】平衡常數的特性
a. 平衡常數的大小代表反應完成的傾向。K值越大，反應越完全；即反應向右的傾向越大，產物越多。
b. 同一反應中，平衡常數僅受溫度影響，而與濃度、壓力、催化劑無關。
c. 平衡常數的大小與反應速率的快慢無關。
四、利用K值預測反應進行的方向
【A】濃度商(Q)：定溫下，將各成分濃度代入平衡定律式所得之比值。
反應式 aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)
反應初始時，
反應達平衡，
【B】預測方法
a. 若Q＝Kc：表示物系處於平衡狀態。
b. 若Q＜Kc：表示「反應物」濃度太高、「生成物」濃度太低，未平衡狀態。
反應須向右進行，直到Q＝Kc才達平衡。
c. 若Q＞Kc：表示「生成物」濃度太高、「反應物」濃度太低，未平衡狀態。
反應須向左進行，直到Q＝Kc才達平衡。
五、同相及異相平衡
【A】同相平衡：平衡系中，反應物與生成物為同一相態者。
例1：N2O4(g) 2NO2(g)
例2：2CrO42－(aq) + 2H+(aq) Cr2O72－(aq) + H2O(l)
【B】異相平衡：平衡系中，反應物與生成物呈兩種或兩種以上相態者。
例3：CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
a. 定溫下系統達平衡時，各成分需同時存在且濃度固定不變。
b. 由於CaCO3及CaO皆為固體，濃度為定值；遇判斷物種是否達平衡，除三成分同時存在外，無論固體質量為多少，僅需考慮CO2濃度或壓力是否維持定值即可。
精選範例
例題1：在一容器中進行下列反應：PCl3(g)＋Cl2(g)PCl5(g)，當反應平衡時，容器中PCl3、Cl2及PCl5的濃度分別為2.0×10－2、2.0×10－2及6.8×10－3 M，則其平衡常數為多少？　(A)17　(B)　(C)　(D)170。
(ans：A)
例題2：氫和碘各1.6mol於2.0L的容器中反應生成碘化氫，若350℃時的平衡常數為36.0，則平衡時有關各反應物及生成物的濃度，哪些是正確的　(A)〔H2〕＝0.2M　(B)〔I2〕＝0.2M　(C)〔HI〕＝1.2M　(D)〔H2〕＝1.2M　(E)〔HI〕＝0.2M。
(ans：ABC)
例題3：一莫耳NOCl氣體在一升容器中加熱至500 K時有9.0％分解成NO及Cl2，求此反應在500 K時的平衡常數（KC），反應方程式為：2NOCl2NO＋Cl2　(A)4.4×10－4　(B)4.4×10－3　(C)2.2×10－3　(D)8.9×10－3
(ans：A)
例題4：某反應2A(s)＋3B2＋2A3＋＋3B(s) 之平衡常數為10.0 M－1。將A之固體加入只含B2＋之溶液中，攪拌使達平衡，此時A3＋之濃度為0.100 M。則最初溶液B2＋之濃度是多少M？ (A)0.100　(B)0.16　(C)0.200　(D)0.250。
(ans：D)
例題5：在1升容器中，反應A(g)＋B(g)→C(g)＋D(g)在某溫度下平衡時，A、B、C、D之濃度分別為0.1M、0.8M、0.6M、0.4M，在同溫時欲使A(g)之平衡濃度為0.2M，則需加入D(g)若干莫耳？　(A)0.48　(B)0.58　(C)0.68　(D)0.78
(ans：D)
例題6：將COCl2氣體置於2.0升的容器中，加熱使分解為CO及Cl2，達平衡時COCl2的濃度為4.0mol∕L，若再添加COCl2氣體於容器中，並使再度達平衡，測得COCl2的濃度為16.0mol∕L，問再度達平衡之CO濃度與首次平衡時之CO濃度比較有何變化？　(A)減為　(B)不變　(C)增為2倍　(D)增為4倍
(ans：C)
例題7：在下列各平衡系，何者具有KC＝KP(RT)-2的關係？　(A)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　(B) Fe3O4(s)＋4CO(g) 3Fe(s)＋4CO2(g)　(C)NH4HS(s) NH3(g)＋H2S(g)　(D)4HCl(g)＋O2(g) 2Cl2(g)＋2H2O(g)
(ans：C)
例題8：下列反應何者由左而右的反應最趨近於完全？　(A)AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，KC＝1.0×10－12　(B)HF(aq)H＋(aq)＋F－(aq)，KC＝6.7×10－4　(C)Fe2＋(aq)＋Cu(s)Fe(s)＋Cu2＋(aq)，KC＝1.3×10－27　(D)Cu2＋(aq)＋4NH3(aq)Cu(NH3)42＋(aq)，KC＝2.0×1014。
(ans：D)
例題9：某溫度平衡物系2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)之K＝20，今在5.0升之真空容器內盛入40 mol CO、6 mol O2及8 mol CO2，則　(A)反應正好達平衡　(B)反應會向右進行　(C)反應會向左進行　(D)物系向某方向進行一段長時間後K＜20　(E)物系向某方向進行達一段長時間後K＝0
(ans：B)
例題10：100℃時將1.8克水置入5.0升密閉瓶中是否可達成H2O(l) H2O(g)平衡並說明原因。
ans：水蒸氣壓0.612atm，未達飽和，沒有水故不為平衡狀態。
例題11： CaCO3(s) CaO(s)＋CO2(g)在800℃時之平衡壓力為190mmHg，將20.0克碳酸鈣置於10.0升的密閉瓶中加熱至800℃而達平衡時，則未變化的碳酸鈣百分率為：　(A)86％　(B)52％　(C)34％　(D)0％
(ans：A)
例題12：於727℃時，CaCO3(s)→CaO(s)＋CO2(g)的KC＝6×10－3，將0.100 mol CaCO3置於10升的密閉容器中，溫度保持在727℃時，反應達到平衡狀態，求：
(1)此溫度下的KP＝______atm。
(2)此時平衡系中CO2的莫耳數為若干？
(3)此時CaCO3剩多少莫耳？
(ans：0.492 atm； 6×10－2 mol；0.04 mol)
實驗 比色法求平衡常數
一、目的：利用已知濃度FeSCN2+進行實驗，測得混合後生成物的濃度，並求出反應平衡常數。
Fe3+(aq) + SCN－(aq)FeSCN2+(aq) (血紅色)
二、比色原理：當光線穿過溶液時，光的穿透度與「溶液濃度及光線在溶液中行經距離」成反比的關係，稱「比爾定律」(Beer’s Law)。
(1) 當[FeSCN2+]越大，或光通過的路徑越長，光線穿透度越小，溶液顏色越深。
(2) 當兩溶液之色度相同時，則表示個別溶液濃度與光穿過該溶液的路徑長乘積相同。
C1h1＝C2h2 C：溶液濃度
h：光通過試管的路徑長；即為試管中溶液高度
三、實驗過程與數據處理：
(1) 製備標準液：
取0.2M Fe(NO3)3 5mL與0.002M KSCN 5mL混合於試管1中。 得[Fe3+]＝0.1M、 [SCN－]＝0.001M。
由於兩物質濃度差大，視為完全反應。
Fe3+(aq) + SCN－(aq)FeSCN2+(aq)
反應初 0.1M 0.001M －
反應後 0.099M － 0.001M
(2) 待測液的比色：
取0.08M Fe(NO3)3 5mL與0.002M KSCN 5mL混合於試管2中。得[Fe3+]＝0.04M、[SCN－]＝0.001M。
將試管2與試管1進行比色，直到兩試管顏色相同為止，紀錄其高度比。
C1h1＝C2h2 ，其中C1＝0.001M，並利用試管高度比，求出試管2中FeSCN濃度)
假設求出值為y M，則
Fe3+(aq) + SCN－(aq) FeSCN2+(aq)
反應初 0.04M 0.001M －
反應後 (0.04－y)M (0.001－y)M y M
例題：取2×10-3M KSCN 10mL與3.2×10-2M Fe(NO3)3 10mL混合，並與1.0×10-3M FeSCN2+溶液進行比色，當溶液深淺一致時，高度比為10：7，則Fe3+(aq) + SCN－(aq)FeSCN2+(aq)之平衡常數多大？
(ans：153)
主題3 平衡的移動-----勒沙特列原理
於平衡系中加入某影響速率的因素，使平衡受到破壞，正、逆反應速率不相等，而有淨反應發生，平衡產生移動。
影響平衡的因素有：濃度、壓力、溫度
一、勒沙特列原理
※ 內容：施加一種影響平衡的因素(濃度、壓力、溫度)於一平衡系中，則平衡相消弱此外加因素的一方移動，直達到另一新的平衡狀態。
二、濃度對平衡的影響
【A】增加反應物或減少生成物的濃度，平衡向 方向移動。
例：平衡系 A＋BC
當[A] 瞬間，正反應速率加大、逆反應速率不變，平衡向右移動。
達成新平衡時，[A]及[C] 、[B] 。
當[C] 瞬間，正反應速率不變、逆反應速率下降，平衡向右移動。
達成新平衡時，[A]、[B]、[C]均 。
【B】減少反應物或增加生成物的濃度，平衡向 方向移動。
例：平衡系 A＋BC
當[A] 瞬間，正反應速率下降、逆反應速率不變，平衡向左移動。
達成新平衡時，[A]及[C] 、[B] 。
當[C] 瞬間，正反應速率 、逆反應速率 ，平衡向 移動。
達成新平衡時，[A] 、[B] 、[C] 。
【C】加入或減少原有的固體，平衡 。
例：平衡系 CaCO(s)CaO(s) + CO2(g) 中加入CaCO(s)，因固體濃度一定，不會改變反應物的濃度，平衡不移動。
【D】稀釋水溶液，平衡向粒子數較 的一方移動。
a. 若平衡定律式為 形式，則平衡後各粒子濃度均降低。
例：平衡系 HF(aq)H+(aq) + F－(aq) 中加水稀釋，平衡向係數和大的一方移( 方)，達平衡時各物種濃度均降低。
例：平衡系 2Ag+(aq) + Cu(s)2Ag(s) + Cu2+(aq) 中加水，平衡向 移，達平衡時各物種濃度均降低。
b. 若平衡定律式為 或 形式，則平衡後各粒子濃度均不變。
例：平衡系 AgCl(s)Ag+(aq) + Cl－(aq) 中加水，平衡向右移，達平衡時各物種濃度不變。
【E】濃度改變可使平衡移動，但不改變平衡常數。
三、壓力對平衡的影響
【A】 縮小容器體積：各氣體分壓增加，總壓增大，平衡向 壓力的一方移動，即氣體莫
耳數較 的一方。
例：平衡系 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
當容器體積縮小，各氣體濃度 ，正逆反應速率均 ，但反應物碰撞次數增加的倍率＞生成物；因此，正反應速率＞逆反應速率，平衡向右移動，。
達成新平衡時，[N2]、[ H2]、[NH3] 均 。
【B】 擴大容器體積：各氣體分壓減少，總壓降低，平衡向 壓力的一方移動，即氣體莫
耳數較 的一方。
例：平衡系 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
當容器體積增大，各氣體濃度 ，正逆反應速率均 ，但反應物碰撞次數減小的倍率＞生成物；因此，正反應速率＜逆反應速率，平衡向左移動，。
達成新平衡時，[N2]、[ H2]、[NH3] 均 。
【C】 若兩邊係數和相等，縮小或擴大容器體積，平衡皆不移動。
例：平衡系 H2(g) + I2(g)2HI (aq) 中縮小體積，各物種濃度 ，正、逆雙方速率 ；因反應物及生成物之係數和相等，反應物碰撞次數增加倍率＝生成物碰撞次數增加倍率，正、逆反應速率等量增加，平衡不移動。
【D】 加入鈍氣或不參與反應的物質於平衡系中：
a. 定溫、定容下：雖總壓 ，但各氣體分壓不變，平衡不移動。
b. 定溫、定壓下：為維持總壓不變，容器體積，各氣體分壓，平衡向增加壓力(氣體莫耳數較多)一方移動。
【E】改變容器體積與氣體濃度的關係
a. 若平衡定律式為 形式：
壓縮容器體積，平衡後各粒子濃度均 。
例：平衡系 C(s) + O2(g)2CO(g) 中，縮小反應系體積，平衡向左移，達平衡時各物種濃度均升高。
擴大容器體積，平衡後各粒子濃度均 。
例：平衡系 N2O4(g)2NO2(g) 中，擴大反應系體積，平衡向右移，達平衡時各物種濃度均降低。
b. 若平衡定律式為 或 形式：
改變(壓縮或擴大)容器體積，則平衡後各粒子濃度均 。
例：反應 CaCO3(s)CaO(s) + CO2(g) 縮小容器體積時，平衡左移，[CO2]不變。
【F】壓力改變可使平衡移動，但不改變平衡常數。
四、溫度對平衡的影響
【A】 溫度升高，平衡向溫度減少( 熱)一方移動。
例：反應 H2(g) + I2(g)2HI (aq) + 熱量 ，當溫度升高時，正、逆雙方速率均 ；其中以吸熱方向增加倍率較多(活化能較大之因素)，造成平衡向吸熱方向移動，反應向左進行。
【B】 溫度降低，平衡向溫度增高( 熱)一方移動。
例：反應 H2(g) + I2(g)2HI (aq) + 熱量 ，當溫度降低時，正、逆雙方速率均 ；其中以吸熱方向減少倍率較多(活化能較大之因素)，造成平衡向放熱方向移動，反應向右進行。
【C】溫度會改變平衡常數之值。
a. 放熱反應：A + BC + D +熱
T 平衡 K
T 平衡→ K
b. 吸熱反應：A + B +熱C + D
T 平衡→ K
T 平衡 K
五、催化劑對平衡的影響
【A】平衡系中加入催化劑，平衡狀態不改變。
例：平衡系 A + BC ，加入催化劑時，使正、逆反應之活化能等量降低，正逆反應速率等量增快，平衡不移動、平衡狀態不改變、平衡常數值亦不改變。
【B】催化劑只能加速反應，縮短反應達平衡的時間。
六、化學平衡的應用
【A】 產率及產量
a. 產率：進行一次合成反應，實際產量與理論產量之百分比。
b. 產量：於一段時間內進行數次合成後，所得產物量。
c. 工廠製程中，需考量經濟因素，常藉著調整反應條件達到增加反應速率、提高產量的目的，但有時卻因此而無法兼顧到高的產率。
【B】哈柏法製氨的條件
N2(s) + 3H2(g)2NH3(g) H＝－92 kJ
實驗室中，提高產率的條件 工業上，提高產量的條件
濃度 提高[反應物]、降低[生成物] ，使平衡趨向右進行。反應中隨時將形成的氨液化分離出來，並不斷循環補充氫氣及氮氣。
壓力 增加壓力，使平衡趨向右進行。 加壓程度較小，以減少成本及提高安全性
溫度 反應過程放熱，降低溫度，使平衡趨向右進行。 提高溫度，以增加反應速率，但較不利於平衡向右進行。
舉例 條件 200℃、1000atm 500℃、350atm、催化劑：Fe粉、助催劑：Al2O3、K2O
產率 98 % 30 %
精選範例
例題1：下列溶液何者呈黃色？(A)K2CrO4溶於純水中　(B)K2CrO4溶於強酸溶液中　(C) K2CrO4溶於強鹼溶液中　(D)K2Cr2O7溶於強鹼溶液中　(E)K2Cr2O7溶於強酸溶液中
(ans：ACD)
例題2：於BaCrO4(s) Ba2+(aq)＋CrO42-(aq)平衡系中，下列措施，何項可使沉澱量減少？　(A)加入K2CrO4(s)　(B)加入K2Cr2O7(s)　(C)加入HCl(aq)　(D)加入水　(E)加入BaCl2(s)
(ans：CD)
例題3：在定溫下，將反應2NO2(g)N2O4(g)平衡系之體積擴大為原來的2倍，達成新平衡時，下列敘述何項正確？　(A)平衡常數變小　(B) NO2之濃度減少　(C)平衡系之總壓變為原來的1/2倍　(D) N2O4之莫耳數增加。
(ans：B)
例題4：對反應2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH＝－Q kJ而言，下列措施中，何者可增大NO之濃度？　(A)減小體積　(B)加入空氣　(C)增大體積　(D)加入He但總壓不變　(E)在體積不變之情況下加入N2
(ans：A)
類題1：在N2O4(g) 2NO2(g)平衡系中，下列哪些方法，可使平衡系之顏色加深？　(A)升高溫度　(B)定壓下加He　(C)定容下加He　(D)壓縮體積　(E)擴大體積。(ans：AD)
例題5：平衡系CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)，KP＝190mmHg，加入何項因子無法改變二氧化碳的壓力？　(A)升高溫度　(B)加入CaCO3　(C)加入少許CO2　(D)縮小系統體積　(E)擴大系統體積(尚有CaCO3剩餘)
(ans：BCDE)
類題2：定溫定容時右列反應：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)，達到平衡時Kp＝1.5×10－23atm，試問下列敘述哪些正確？　(A)此系統為異相平衡的例子　(B)定溫時，若系統的壓力等於1.5×10－23atm，便一定達到平衡狀態　(C)增加CaO，可以降低系統的壓力　(D)增加CO2的含量能減少CaO的莫耳數　(E)移除部份CO2，達到新平衡時，其濃度仍和舊平衡相等。(ans：ADE)
類題3：下列平衡系採用(　)內的措施，達成平衡，畫線物質的莫耳濃度會減少者為何？　(A)NH4Cl(s) ＋HCl(g)(加少量氯化銨)　(B)PCl5(g) PCl3(g)＋Cl2(g)(加Cl2)　(C)CaCO3(s) CaO(s)＋(縮小容器體積)　(D) H+(aq)＋F-(aq)(定溫下加水)　(E)＋3H2(g) 2NH3(定壓下，加入Ne)。(ans：DE)
例題6：N2＋3H22NH3＋22 kcal之平衡系中，當溫度升高時（其他因素不變），則　(A)平衡向右　(B)正逆反應速率均較未升高溫度時快　(C)[H2]變大　(D)[NH3]變大　(E)K變小
(ans：BCE)
例題7： 在室溫，將無色的密封於玻璃容器。若將其浸沒於35℃的水中，則見其逐漸變成褐色。若換成浸沒於45℃ 的水中，則出現深褐色。下列述何者正確﹖　(A)此一增高溫度時的反應，為放熱反應　(B)若將容器重新浸沒於冰水，則其深褐色會褪去　(C)因容器為密封，變色不會改變容器內之總分子數　(D)與增高溫度時的顏色變化最相關的，是反應速率的改變　(E)與增高溫度時的顏色變化最相關的，是化學平衡的移動
(ans：BE)
例題8：如圖是有關N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)之平衡系中，因某種措施
之影響而引起之濃度變化，試問此種措施為下列中何者？　
(A)壓縮容器體積　(B)升高溫度　(C)定溫定壓下通入He氣　
(D)定容下加入氖氣
(ans：C)
例題9：已知NO2(g)的莫耳生成熱為33.86kJ∕mol，在此時平衡系N2(g)＋2O2(g) 2NO2(g)若只改變下列一項變因時，有關正、逆向反應速率的變化，哪些項可借用附圖加以說明？　(A)升高反應溫度　(B)壓縮反應系容器容積　(C)加入催化劑　(D)加入純氧　(E)加入NO2(g)
(ans：AB)
例題10：反應H2(g)＋I2(g)2HI(g)反應速率與時間之關係如圖（R1、R'1
代表正反應速率，R2、R'2代表逆反應速率），則在t1時間時反
應速率可能如圖改變之因素為　(A)升高溫度　(B)加入催化
劑　(C)擴大容器體積　(D)加入H2　(E)壓縮容器體積
(ans：BE)
例題11： 在下面氣體反應系中：aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)＋Q kJ
；a、b、c、d表方程式之係數、A、B、C、D表各氣體
分子式，Q代表反應熱，此反應在不同壓力，不同溫度D
的平衡濃度(mol∕L)如右圖所示，則上列熱化學方程式應
為下中之哪一項？　(A)a＋b＜c＋d，Q＜0　(B)a＋b＜c
＋d，Q＞0　(C)a＋b＞c＋d，Q＞0　(D)a＋b＞c＋d，Q＜0
(ans：C)
類題4：對下列反應：4HCl(g)＋O2(g)2H2O(g)＋2Cl2(g)＋112kJ。以下列何種方法，可以使平衡趨向右邊？　(A)增加總壓　(B)升高溫度　(C)增加氧的分壓　(D)加催化劑　(E)增加水蒸氣分壓。(ans：AC)
類題5：有關催化劑的功能，下列敘述何者正確？(A)使反應速率變快　(B)不參與反應　(C)不能改變平衡常數　(D)改變活化能　(E)縮短反應達到平衡的時間。(ans：ACDE)
類題6：氫氣和一氧化碳藉由ZnO/Cr2O3的催化，能反應生成甲醇：
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝－91 kJ
若上列反應於平衡狀態時改變下列變因：(甲)降低系統的溫度。(乙)增大系統的體積。(丙)定容下加入氦氣。(丁)增加CO(g)。(戊)將催化劑移除。哪些會使甲醇的產率增加？　(A)甲　(B)乙　(C)丙　(D)丁　(E)戊。(ans：AD)
類題7：設有反應：aP(g)＋bQ(g)cR(g)＋dS(g)。在定容下反應物P之分壓在200℃時比在300℃時為大，且使反應器體積縮小時P之莫耳數減少，則　(A)a＋b＞c＋d，ΔH＞0　(B)a＋b＞c＋d，ΔH＜0　(C)a＋b＜c＋d，ΔH＞0　(D)a＋b＜c＋d，ΔH＜0。(ans：A)
主題4 溶解度平衡與溶度積常數
一、溶解與沉澱
糖 + 水 糖水
溶解：具有高動能的糖分子，能夠克服其他糖分子間的作用力，而離開晶體表面進入水中，稱為溶解。
沉澱：水中的糖分子如同水分子般可自由移動，當其碰撞到未溶解的晶體表面，而吸附於晶體表面，稱為沉澱。
溶解平衡：將糖放入水中，開始進行溶解及沉澱，最終溶解速率＝沉澱速率時，即達溶解平衡。此時溶解與沉澱仍持續進行，為一種 。
動能分佈曲線圖 沉澱、溶解速率與時間的關係
分子數 速率
動能 時間
二、溶度積常數(Ksp)
【A】溶度積常數(Ksp)
a. 定義：定溫下，微溶性化合物於水中溶解時，最終形成飽和溶液，未溶解之固體與溶液 中離子達成動平衡狀態，，其離子濃度乘積為一常數，稱為「溶度積常數」以Ksp表示。
b. 表示法：平衡式 AmBn(s) mAn+(aq) ＋ nBm－(aq)
Ksp＝[An+]m + [Bm－]n ，其中[An+]、[Bm－]為達平衡時離子的濃度。
例：AgCl(s) Ag+(aq) ＋ Cl－(aq) Ksp＝[Ag+][Cl－]
BaCrO4(s) Ba2+(aq) ＋ CrO42－(aq) Ksp＝[Ba2+][CrO42－]
Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) ＋CrO42－(aq) Ksp＝[Ag+]2[CrO42－ ]
Hg2Cl2(s) Hg22+(aq) + 2Cl－(aq) Ksp＝[Hg22+][Cl－ ]2
c. 特性： Ksp為一平衡常數，會受溫度影響。多數鹽類解離需吸收熱量，溫度越高，
解離程度越大，K值 。
Ksp可用來表示離子的溶解程度。
針對同型的鹽類而言，Ksp越大，反應向右進行程度較 ，溶解度較 。
但不可直接用來比較不同型之鹽類，需代入關係式中求出個別的溶解度。
【B】溶度積常數與溶解度求法
a. 微溶或難溶化合物的溶度積常數(Ksp)，可由實驗測出溶解度(s)來求得。
例1： AgCl(s) Ag+(aq) ＋ Cl－(aq)
初 － －
末 (－s) s s Ksp＝[Ag+][Cl－]
＝s2
例2： Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) ＋CrO42－(aq)
初 － －
末 (－s) 2s s Ksp＝[Ag+]2[CrO42－ ]
＝(2s)2s＝4s3
例3： Hg2Cl2(s) Hg22+(aq) + 2Cl－(aq)
初 － －
末 (－s) s 2s Ksp＝[Hg22+][Cl－ ]2
＝s(2s)2＝4s3
b. 不同型態鹽類之Ksp求法
類型 實例 Ksp
AB AgCl、BaSO4 S2
AB2或A2B Ag2CrO4、PbCl2 4S3
A3B或AB3 Al(OH)3 27S4
A3B2或A2B3 Ca3(PO4)2 108S5
三、同離子效應
【C】同離子效應：於難溶性鹽類的溶液中，增加欲解離出離子的濃度，依勒沙特列原理，則會抑制鹽類的解離，導致溶解度下降，稱為同離子效應。
例：氯化銀在純水中的溶解度約為其在1.0 M氯化鈉水溶液中的溶解度之105倍。（氯化銀的Ksp＝1.8×10－10）　
四、沉澱的生成
【A】離子積(Q)：於鹽類的水溶液中，陽離子與陰離子莫耳濃度之係數冪次方的乘積。
AmBn(s) mAn+(aq) ＋ nBm－(aq)
Q＝[An+]m + [Bm－]n ，其中[An+]、[Bm－]為離子混合的初始濃度。
【B】沉澱的判斷
Q＝Ksp：為飽和溶液，固態電解質與溶液中離子達平衡狀態。
Q＜Ksp：為未飽和狀態，無沉澱發生，可再溶解更多的物質。
Q＞Ksp：為過飽和狀態，溶液中離子濃度＞平衡時離子濃度，發生沉澱直到飽和溶液狀態。
【C】選擇性沉澱：當溶液中含有多種離子時，可選擇適當濃度的離子，使其中某一離子先達過飽和狀態並發生沉澱，而達分離的目的。
精選範例
例題1：25℃時硫酸鋇的溶解度積為1.0×10－10；同溫下，硫酸鋇（鋇原子量：137）飽和溶液2升中鋇離子的重量為(A)1.37×10－3克 (B)2.00×10－3克 (C)2.74×10－3克 (D)5.48×10－3克。
(ans：C)
例題2：某無機鹽類（M2+X2－）在25℃時的飽和溶液的濃度為2.0×10－4 M，試問該鹽類在25℃的溶度積為多少？　(A)4.0×10－8　(B)8.0×10－8　(C)8.0×10－12　(D)32×10－12
(ans：D)
例題3：定溫時，PbCl2在0.05MPb(NO3)2溶液中的溶解度為S（莫耳/升），試證明其Ksp＝0.20S2＋4S3
例題4：試分別計算MgF2在下列水溶液中的溶解度。（MgF2的Ksp＝4.0×10－9）
(1) 0.10M的NaF水溶液。
(2) 0.10M的Mg(NO3)2水溶液。
(ans：4.0×10－7M；1.0×10－4M )
例題5：在一飽和Ag2CrO4水溶液(含有Ag2CrO4固體)中，添加下列試劑(添加後仍有Ag2CrO4固體存在)，何者會減少CrO42-的濃度？　(A)NH3　(B)水　(C)硝酸　(D)NaCl　(E)AgNO3
(ans：CE)
例題6：一物系用過量PbCl2與H2O相混而成，下列何項措施可使PbCl2(s)Pb2+(aq)＋2Cl－(aq) 之平衡向右移動，且當平衡重行達成時，〔Cl－〕較未作此措施前之原平衡濃度為高？　(A)加入PbCl2(s)　(B)加水　(C)加入Pb(NO3)2　(D)昇高溫度　(E)加入NaCl。（註：PbCl2可溶於熱水）
(ans：D)
例題7：常溫下有關BaCrO4(s)Ba2+(aq)＋CrO42－(aq)之平衡系，下列各項敘述，何者正確？　(A) BaCrO4 為黃色沉澱物　(B)加入NaOH(s)可增加BaCrO4之溶解度　(C)加入NaOH(s)後，可使溶液變為橙紅色　(D)加入BaCl2(s)可以增加〔CrO42－〕　(E)加入HCl可增加BaCrO4溶解度。
(ans：AE)
例題8：有0.1M硝酸鎂溶液1000毫升。如欲使其所含Mg2+之90％沉澱，須加2.0 M碳酸鈉溶液約多少毫升？（碳酸鎂之Ksp＝1.0×10－6）　(A)20　(B)45　(C)70　(D)95。
(ans：B)
例題9：室溫時，若將50 mL濃度為3.60×10－5 M的Ba2+與CrO溶液混合，結果產生1.8×10－5 mol的BaCrO4沉澱，試問水溶液中存在的[Ba2+]和[CrO]各為多少？並求出鉻酸鋇的溶解度為多少M？
(ans：[Ba2+]＝[CrO]＝1.80×10－5 M；溶解度為1.80×10－5 M)
例題10：某一含0.1M的Cu+與0.1MAg+的溶液，欲利用沉澱法分離Cu+與Ag+，則平衡時[Cl－]濃度為何？(CuCl與AgCl的溶度積分別為1.2×10-6與1.8×10-10)
(ans：1.2×10-5M [Cl－]＞1.8×10-9M)
例題11：已知AgCl之Ksp＝1.6×10－10，Ag2CrO4之Ksp＝2.0×10－12，在一升溶液中，含[Cl－]＝0.10 M，[CrO42－]＝0.010 M，現緩緩滴入飽和的AgNO3(aq)（假設滴入的AgNO3(aq) 量少，滴入後溶液體積仍為一升），求：
(1) AgCl沉澱恰產生前，[Ag＋] 最大濃度為多少M？
(2) Ag2CrO4沉澱恰產生前，[Ag＋]最大濃度為多少M？
(3)最先產生何種沉澱？
(4)第二種沉澱產生時，[Cl－]＝______M。
(ans：1.6×10－9 M；1.4×10－5 M；AgCl先沉澱；1.14×10－5 M)
例題12：已知AgCl之Ksp＝1.69×10-10，而Ag(NH3)2(aq)+ Ag+(aq)＋2NH3(aq)之解離平衡常數Kd＝6.76×10-8，今在1.0M氨水溶液中加入足量AgCl達平衡時，試求：
(1)寫出AgCl(s)溶於氨水之全反應式？及平衡常數？
(2)求出AgCl在1.0M氨水中之溶解度若干M？
(3)求AgCl在0.10M NaCl中之溶解度為若干M？
ans：(1)AgCl(s)＋2NH3(aq) Ag(NH3)2+(aq)，K＝2.5×10-3 (2) S＝0.045M (3) S＝1.69×10-9（M）
R正
反
應
速
率
t
R逆
R正=R逆(化學平衡)
速率
反應時間
正
逆
新平衡
R`正＝R`逆
原平衡
R正＝R逆
[A]
濃度
反應時間
原平衡
新平衡
A
B
C
速率
反應時間
正
逆
新平衡
R`正＝R`逆
原平衡
R正＝R逆
[C]
濃度
反應時間
原平衡
新平衡
B
C
A
速率
反應時間
逆
正
新平衡
R`正＝R`逆
原平衡
R正＝R逆
[A]
濃度
反應時間
原平衡
新平衡
B
A
C
速率
反應時間
[C]
濃度
反應時間
原平衡
新平衡
A
B
C
[H2]
濃度
反應時間
原平衡
新平衡
[N2]
[NH3]
速率
反應時間
正
逆
新平衡
R`正＝R`逆
P
原平衡
R正＝R逆
[N2]
濃度
反應時間
原平衡
新平衡
[H2]
[NH3]
速率
反應時間
逆
正
新平衡
R`正＝R`逆
原平衡
R正＝R逆
P
P
速率
反應時間
原平衡
R正＝R逆
新平衡
R`正＝R`逆
[H2]
濃度
反應時間
[I2]
[HI]
原平衡
新平衡
速率
反應時間
逆
正
新平衡
R`正＝R`逆
T
原平衡
R正＝R逆
[H2]
濃度
反應時間
原平衡
新平衡
[I2]
[HI]
速率
反應時間
正
逆
新平衡
R`正＝R`逆
原平衡
R正＝R逆
T
[I2]
[H2]
濃度
反應時間
原平衡
新平衡
[HI]
加催化劑
速率
反應時間
原平衡
R正＝R逆
新平衡
R`正＝R`逆
[C]
[A]
濃度
反應時間
[B]
原平衡
新平衡

展开更多......

收起↑