化學平衡 / 子課題
勒沙特列原理
Le Chatelier's Principle
動態平衡的特徵及系統受干擾時的移動方向預測
核心考點 (Knowledge Groups)
1. 動態平衡的概念
考評提示：動態平衡的定義及密封體系條件
- 動態平衡 (Dynamic Equilibrium)：正反應速率 = 逆反應速率；濃度保持恆定。
常見題型 · scoring points
寫出 Kc 表達式並解釋 Kc 的意義（以乙酸酯化反應為例）
- 反應：CH₃COOH(l) + C₂H₅OH(l) ⇌ CH₃COOC₂H₅(l) + H₂O(l)。
- Kc 表達式：Kc = [CH₃COOC₂H₅][H₂O] ÷ ([CH₃COOH][C₂H₅OH])；各濃度取平衡值，指數為化學計量係數。
- 意義：Kc 在定溫下為常數，反映平衡時生成物與反應物的相對比例；Kc 大（>> 1）→ 平衡偏向生成物；Kc 小（<< 1）→ 平衡偏向反應物。
- 注意：只有溫度可改變 Kc；濃度變化會使系統重新達到平衡但 Kc 不變。
從平衡混合物的組成計算 Kc（ICE 表格法）
- 設反應：N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)，在容積 1.0 dm³ 容器中起始放入 1.0 mol N₂ 及 3.0 mol H₂。
- 設生成 2x mol NH₃，即反應了 x mol N₂ 及 3x mol H₂（利用 ICE 表格：Initial/Change/Equilibrium）。
- 平衡濃度：[N₂] = (1.0 − x) mol dm⁻³, [H₂] = (3.0 − 3x), [NH₃] = 2x。
- Kc = (2x)² ÷ [(1.0 − x)(3.0 − 3x)³]；代入實驗測得的 x 值計算 Kc，單位為 mol⁻² dm⁶。
應用勒沙特列原理：濃度改變對平衡位置的影響
- 原理：當平衡系統受外界影響（濃度、溫度變化），系統會以抵消該變化的方向移動，直至建立新平衡。
- 示例：Fe³⁺(aq) + SCN⁻(aq) ⇌ Fe(SCN)²⁺(aq)（深紅色）。加入 Fe(NO₃)₃ → [Fe³⁺] ↑ → 平衡右移 → 溶液變深紅。
- 加入 NaOH → Fe³⁺ 被除去（生成 Fe(OH)₃↓）→ 平衡左移 → 溶液顏色變淡。
- 關鍵：只有濃度的變化使平衡位置移動，但 Kc 值維持不變（因為溫度不變）。
應用勒沙特列原理：溫度對平衡位置及 Kc 的影響
- 對放熱正向反應（ΔH < 0）：升溫 → 平衡向吸熱（逆）方向移動 → 生成物減少 → Kc 減小。
- 對吸熱正向反應（ΔH > 0）：升溫 → 平衡向吸熱（正）方向移動 → 生成物增加 → Kc 增大。
- 示例：2NO₂(g, 深棕色) ⇌ N₂O₄(g, 無色)，正向為放熱。加熱 → 顏色變深（向 NO₂ 左移），Kc 減小。
- 結論：只有溫度改變會改變 Kc 的值；濃度變化只使系統重新達平衡，但 Kc 維持不變。
描述動態平衡的特徵
- 正向反應速率 = 逆向反應速率，兩方向反應皆在進行，但反應物和生成物濃度不再變化。
- 只在封閉系統內達成（防止物質逸出）。
- 可從反應物或生成物任一方開始，最終達到相同平衡狀態。
- 宏觀上（顏色、濃度、質量）保持恆定；微觀上分子仍不停反應（動態）。
設計實驗探究 Cr₂O₇²⁻/CrO₄²⁻ 平衡中 pH 變化的影響
- 平衡：Cr₂O₇²⁻(aq, 橙色) + H₂O(l) ⇌ 2CrO₄²⁻(aq, 黃色) + 2H⁺(aq)。
- 步驟 1：取 K₂Cr₂O₇(aq)（橙色），加入少量 NaOH(aq) → OH⁻ 中和 H⁺ → [H⁺]↓ → 平衡右移 → 溶液轉為黃色。
- 步驟 2：再加入稀 HCl(aq) → [H⁺]↑ → 平衡左移 → 溶液回復橙色。
- 結論：驗證濃度（H⁺）變化使平衡位置移動，但 Kc 值維持不變；過程可逆。
解釋烷酸與烷醇酯化作用的平衡並用實驗求 Kc
- 平衡：CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O；加濃 H₂SO₄ 作催化劑使較快達到平衡。
- 實驗：將已知摩爾比的酸、醇、水、酯密封於小玻璃管內，放置於定溫水浴（約 70°C）數天至平衡。
- 測定：以 NaOH(aq) 滴定剩餘 CH₃COOH（扣除 H₂SO₄ 量），計算平衡時各組分摩爾數及濃度。
- 代入 Kc = [酯][H₂O] ÷ ([酸][醇])；此反應 Kc ≈ 4（於 298 K）；無單位（因反應前後分子數相等）。
化學平衡 其他子課題
關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準，含歷屆考評建議引用。最後更新：2026 年 4 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE 化學神器 App。
