DSE Chem 化學平衡攻略｜HKEAA Kc+勒沙特列+哈伯法真題
Topic X 化學平衡考動態平衡特徵、Kc 表達式、勒沙特列原理應用及哈伯／接觸法工業例子。本篇拆解 Kc 單位、濃度溫度壓力效應、5 大陷阱（平衡非停止、Kc 只隨 T 變、壓力方向判斷）同真題 walkthrough。
Topic X 嘅第一個「sanity check」永遠都係：「平衡唔等於反應停止」。聽落好基本，但 2019 到 2024 每屆 Paper 1B 都有 MC 選項用呢個錯誤 assumption 嚟 trap 人。只要心入面有個「反應 ended」嘅 image，跟住嚟 Kc 點計、Le Chatelier 點搬、Haber process 點揀條件統統都會撞板。
HKEAA 要求學生理解四件事：動態平衡特徵、Kc 表達式（包括單位）、勒沙特列三大 stress（濃度／溫度／壓力）、工業應用（Haber 固氮、Contact process 造 H₂SO₄）。真正攞滿分嘅位係：能夠講清「濃度改變搬平衡位置但 Kc 唔變；只有溫度改變 Kc」，同「溫度效應取決於 forward 反應係放熱還是吸熱」。
HKEAA 呢 topic 要求
官方指引要求學生「明白動態平衡嘅特徵（forward rate = reverse rate，濃度恆定）」、「應用勒沙特列原理預測系統受擾後嘅移動方向」、「寫出 Kc 表達式並計算 Kc 值」、「解釋溫度、濃度、壓力同催化劑對平衡位置及 Kc 嘅影響」、「分析 Haber 法及 Contact process 嘅 compromise 條件」。
指引強調「定量描述平衡」：學生應能寫 Kc 含正確 stoichiometric exponent、推 Kc 單位、用 ICE 表計 Kc；亦要能以勒沙特列原理作定性預測；最後須能將概念應用到 Haber/Contact process，解釋「高壓有利但成本高」呢類 trade-off。
必背 flashcard · 6 張
① 動態平衡四大特徵
可以由任一邊開始：由反應物或由生成物出發都會到達同一平衡狀態（同 T 下）。
② Kc 表達式 + 單位計算
陷阱：寫 Kc 記得要先睇係唔係 homogeneous，heterogeneous 中純固體／純液體活度 = 1，唔入 Kc。
③ 勒沙特列三大 stress
④ 只有溫度可以改 Kc
⑤ Haber process 壓力/溫度 compromise
⑥ ICE 表計 Kc
高頻陷阱 · 5 個
陷阱 1：「平衡時反應停止」
MC 選「At equilibrium, both forward and reverse reactions stop」。錯！動態平衡嘅關鍵係兩方向反應仍然進行，只係速率相等，所以宏觀濃度唔變。呢條係 Topic X 嘅 foundational concept，答錯呢度 = 全 topic 崩。
陷阱 2：Kc 單位忽略
計完 Kc 唔寫單位。DSE Chem 要求 Kc 要連單位寫，除非反應物總係數 = 生成物總係數（eg H₂ + I₂ ⇌ 2HI, Kc 無單位）。寫 Kc = 6.4 扣 0.5 分；寫 Kc = 6.4 mol⁻² dm⁶ 先係完整答案。
陷阱 3：溫度升高冇分辨 exo/endo
答升溫平衡移動方向前一定要確認 ΔH 符號。2NO₂ ⇌ N₂O₄（forward 放熱）升溫 → 向吸熱（左）移 → NO₂ 增加、棕色加深。但 N₂O₄ ⇌ 2NO₂（同一反應反向寫）升溫就係正向進行，顏色加深嘅解釋一致但移動「方向」唔同。由 ΔH sign 出發諗，先唔會亂。
真題：2019 Paper 1B Q7 提供 NO₂／N₂O₄ 密封瓶加熱，要考生解釋顏色變化；評卷員報告點名「一定要引 ΔH」。
陷阱 4：壓力方向判斷錯
N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)：左邊 4 mol 氣體、右邊 2 mol。升壓 → 系統以減小壓力為目標 → 向氣體 mole 較少（右）移 → NH₃ yield 上升。相反 H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g)：兩邊都 2 mol，壓力對平衡位置無影響。
口訣：升壓去「少」，降壓去「多」。
陷阱 5：Haber process 答「唔用高溫」冇解釋點解仍用 450°C
只寫「forward 放熱所以低溫有利」，但題目問「點解 industrially 用 450°C 而唔係 25°C」——要答：低溫雖產率較高，但 rate 太慢；450°C 係 yield 同 rate 之間嘅 compromise。呢類 trade-off 題每次都要 tip 返工業現實。
陷阱 6：以為催化劑會搬平衡位置
Le Chatelier MC 幾乎每年都有一條 catalyst trap：「加入 Fe 催化劑，會點樣影響 NH₃ 嘅 equilibrium yield？」學生答「增加」。錯！催化劑同時加快 forward 同 reverse rate，只係令平衡更快建立，對平衡位置、[NH₃]eq、Kc 完全無影響。呢個係 scoring convention：問「yield at equilibrium」就答 unchanged，問「time to reach equilibrium」先答 shorter。
Contact process · 三步工業條件
Haber 考得多，Contact process（造 H₂SO₄）亦係 HKEAA 大綱指定工業例子。2020、2023 Paper 1B 都考過，但好多考生只熟 Haber 唔熟 Contact，白白失分。三步反應 + 每步條件記熟即可。
| 步驟 | 反應 | 條件 |
|---|---|---|
| ① | S + O₂ → SO₂ | 燒硫，放熱 |
| ② 關鍵平衡 | 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃，ΔH < 0 | 450°C、1–2 atm、V₂O₅ catalyst；壓力低原因：1 atm 已達 ~96% yield，升壓不划算 |
| ③ | SO₃ + H₂SO₄ → H₂S₂O₇；H₂S₂O₇ + H₂O → 2H₂SO₄ | SO₃ 唔直接加水（放熱太猛、起酸霧）；先溶於濃 H₂SO₄ 再加水稀釋 |
氣相反應可以用分壓寫 Kp。兩者關係：Kp = Kc (RT)^Δn，Δn = 氣態生成物 mol − 氣態反應物 mol。當 Δn = 0（例如 H₂ + I₂ ⇌ 2HI），Kp = Kc 且兩者均無單位。呢條 relation 喺 selective / extended 題偶爾考，DSE 核心必修只要識寫 Kc 就夠分。
答題 framework · Le Chatelier 四步
| 步驟 | 做法 | Level 5 例句 |
|---|---|---|
| ① 辨 stress | 濃度/T/P 邊樣變 | 「[SCN⁻] increased」 |
| ② 推方向 | 抵消 stress | 「equilibrium shifts forward to reduce [SCN⁻]」 |
| ③ 觀察 | 顏色／pH／產物 | 「red colour of Fe(SCN)²⁺ intensifies」 |
| ④ Kc | 講 Kc 有無變 | 「Kc unchanged since T constant」 |
真題 walkthrough · 2 題
真題 1：2021 Paper 1B · Fe³⁺/SCN⁻ 加 NaOH · 3 marks
題目（paraphrase）：Fe³⁺ + SCN⁻ ⇌ Fe(SCN)²⁺（深紅色）。加入少量 NaOH(aq)，解釋顏色變化。
Model：NaOH removes Fe³⁺ as Fe(OH)₃(s) brown precipitate: Fe³⁺(aq) + 3OH⁻(aq) → Fe(OH)₃(s) (1). By Le Chatelier's principle, [Fe³⁺] decreases, so equilibrium shifts to the left (reverse direction) to replenish Fe³⁺ (1). As Fe(SCN)²⁺ decomposes, red colour fades and brown precipitate appears. Kc remains unchanged as temperature is constant (1).
真題 2：2024 Paper 1B · Haber process · 4 marks
題目（paraphrase）：N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃, ΔH = −92 kJ/mol。為何工業採用 450°C 而非室溫？點解用 200 atm 而非 1000 atm？
Model：Forward reaction is exothermic, so by Le Chatelier, low temperature favours higher equilibrium yield of NH₃ (1). However, at room temperature rate is unacceptably slow; 450°C is a compromise giving adequate rate while keeping yield reasonable; Fe catalyst used to further speed up rate (1). High pressure shifts equilibrium toward the side with fewer moles of gas (2 vs 4), increasing NH₃ yield (1). Yet >200 atm requires very expensive high-strength reactors and has safety risks — 200 atm is chosen as an economic compromise (1).
學習路徑 · 3 步
去 /dse-chem/equilibrium/ 練習 10 條不同反應 Kc 單位推算。
下載 DSE 神器 Chem App，篩 Topic X 做 30 題平衡計算 + 10 題工業。
去 Flashcard 區，做自己嘅 conditions table。
延伸閱讀
Ka、pKa、buffer 都係 Kc 特例。
平衡由 forward = reverse rate 定義。
2,000+ 題覆蓋全 15 topic。
Le Chatelier 嘅溫度 / 壓力操作直接扣 工業化學（Haber、Contact 最佳條件），Kw / Ksp 嘅應用則入 酸鹼反應 同 分析化學 嘅沉澱滴定。評核重點見 HKEAA 分析。
