1、3-3 影響平衡的因素,3-3.1 勒沙特列原理,3-3.2 濃度對平衡的影響,3-3.3 壓力（體積）對平衡的影響,3-3.4 溫度對平衡的影響,3-3.5 催化劑對平衡的影響,勒沙特列原理,原理定義：當一反應平衡狀態受到外來因素干擾 而被破壞時，系統會傾向抵消此一干 擾因素的方向反應，以再次達平衡狀 態。,干擾因素：濃度、壓力（體積）以及溫度等因素。,提出者：法國科學家勒沙特列。,3-3.1 勒沙特列原理,濃度減少：已達平衡的反應系統中，當某物質 的濃度減少時，反應將趨向往增加 此物質濃度的方向移動。,濃度對平衡的影響,濃度增加：已達平衡的反應系統中，當某物質 濃度增加時，反應趨向往降低此
2、物 質濃度的方向移動以達新的平衡狀 態。,3-3.2 濃度對平衡的影響,濃度與反應方向(1),(黃色),(無色),(血紅色),3-3.2 濃度對平衡的影響,影片：勒沙特列原理,濃度變化,3-3.2 濃度對平衡的影響,在已平衡的溶液中加入NaOH固體，使Fe3+因生成Fe(OH)3沉澱而變小，導致正反應速率變慢而小於逆反應速率，平衡向左移動。,解： 在加入NaOH之後，由於OH與Fe3+形成Fe(OH)3沉澱，故濃度降低，而後根據勒沙特列原理，平衡向左移動，故Fe3+濃度又略為增大，但達新平衡時仍較原平衡濃度為小。,B溶液中，Fe3+的新平衡濃度變化應為何？,3-3.2 濃度對平衡的影響, 想一
3、想 ,KSCN解離，SCN ,(2)反應向右， FeSCN2+ ， 顏色變深,(2)反應向右， FeSCN2+， 顏色變深,(1)Fe(OH)3解 離， Fe3+ ,(黃色),(無色),(血紅色),與A管比較： (1)B管有Fe(OH)3不 溶物，顏色變淡(2)C管顏色變深(3)D管顏色變深,濃度與反應方向(2),3-3.2 濃度對平衡的影響,濃度變化,3-3.2 濃度對平衡的影響,濃度與反應方向(3),3-3.2 濃度對平衡的影響,氫氣的濃度（分壓）增加，故反應趨向降低氫氣濃度（分壓）的方向移動,(1)系統被稀釋，使各物種的濃度降低。(2)反應傾向反應式中溶質粒子數較多方向移動而達新平衡。(
4、3)新平衡各相關物種的濃度較原平衡小。,均相反應系統加入更多溶劑，系統會發生以下變化：,均相反應系統與濃度,3-3.2 濃度對平衡的影響,稀釋對平衡的影響,新平衡濃度較原平衡濃度低,3-3.2 濃度對平衡的影響,濃度,非均相反應系統與濃度,結論：反應系統中，加入反應式中所包含的固體或液體純 質並不會改變平衡。,舉例：非均相反應系統 ，若於 系統中加入更多碳酸鈣或是氧化鈣固體，只使該物 質量增加，但其濃度仍然不變。,加入少量CaCO3( s)或CaO( s) ，,並不改變平衡的狀態。,3-3.2 濃度對平衡的影響,右圖為廣用指示劑在不同pH 值時 所顯現出的顏色變化。在一1.0M 的醋酸溶液中（
5、pH值介於2 3之 間）滴入幾滴廣用指示劑，再以 水持續稀釋此溶液，則溶液中的 H將有何變化？而溶液的顏色 變化又應該為何呢？,解： 加水稀釋使醋酸水溶液的平衡向解離的方向移動，達新平衡狀態時，雖然H+莫耳數增加，但H+仍較原來小，故pH值增加，溶液中廣用指示劑的顯色漸由紅色轉變為橙色甚至是接近綠色。,3-3.2 濃度對平衡的影響, 想一想 ,下列平衡的反應系統受特定因素干擾後，在同溫下再度達平衡狀態，試回答下列問題。(1)硫酸鋇固體在純水中解離而達溶解平衡後，再加入純水稀釋， 經一段時間後，溶液底部仍有硫酸鋇固體沉澱，則Ba2的新平衡 濃度變化為何？,例題3-8(1),3-3.2 濃度對平衡
6、的影響,(2)已知CrO42 (aq)及Cr2O72 (aq)分別為黃色以及橙色，於 反應平衡系統 2CrO42(aq)+2H (aq) Cr2O72 (aq) H2O(l) 中，加入少 量氫氧化鈉溶液後，則溶液的顏色變化為何？ (3)定容下，於平衡系統CaCO3(s) CaO (s) +CO2 (g)中，通 入CO2氣體，達新平衡後，仍有CaO固體存在，則CO2 的壓力變化為何？,解：更偏黃色、不變 (2)OH將與H進行酸鹼中和，使H 降低，反應趨向式子左方移動，故 CrO42 增大而Cr2O72降低，溶 液的顏色將更偏黃色(右圖)。 (3)此系統的平衡常數為Kp PCO2，定 溫下，Kp值
7、不變，故PCO2亦不變。,3-3.2 濃度對平衡的影響,例題3-8(2),CrO42和Cr2O72在何種溶液中（酸性或鹼性）較為 穩定？,解：CrO42在鹼性溶液中較穩定；Cr2O72在酸性溶液中較穩定。,3-3.2 濃度對平衡的影響, 想一想 ,定溫下，下列各子題中已達平衡狀態的反應分別受到表中所列的因素干擾後，再達到另一平衡狀態時的變化為何？請於下表空格中填入適當的答案。,練習3-8,不移動,不變,向右,均變大,向左,變小,3-3.2 濃度對平衡的影響,練習3-8(解),解： (1)加入固體純物質，不改變平衡狀態，故反應未 趨向任一方，而溶液中各離子的平衡濃度亦不 變。 (2)定容下加入氫
8、氣使H2(或PH2)增加，根據勒沙 特列原理，反應趨向右，使N2下降、NH3 上升，再根據K值不變，推得H2應上升。 (3)加水稀釋則趨向反應式中溶質粒子數較多的方 向(向左)移動，並使各物種濃度均下降。,已知PCl3(g)與Cl2(g)反應生成PCl5(g) 為可逆反應，在定溫下的密閉容器中，當PCl32.0 M、Cl21.0M、PCl54.0M 時，反應達平衡狀態。此時於系統中通入Cl2氣體，將其濃度提高至2.0M，並維持溫度與體積不變，試求當系統再次達平衡時，平衡常數為何？承上題，此時Cl2 的新平衡濃度為何？,例題3-9(1),3-3.2 濃度對平衡的影響,解：(1)2.0 (2)1.
9、5 M (1)定溫下，平衡常數為一定值 PCl3(g) +Cl2(g) PCl5(g),3-3.2 濃度對平衡的影響,例題3-9(2),已達平衡的反應系統Fe3+(aq)+SCN (aq) FeSCN2+ (aq) 中，各物種濃度分別為Fe3+0.2 M、SCN 0.2 M、FeSCN 2+0.4 M，若定溫下加水使溶液體積加倍，則最後達新平衡時Fe3+ 最接近下列何者？ (A)0.06 (B)0.10 (C)0.13 (D)0.2 (E)0.25 M。,解：(C) 加水稀釋的瞬間，Fe30.1 M，因為平衡向左移 動，導致Fe3又慢慢增大，根據K值不變，推得 新平衡的Fe3仍小於原平衡，也就
10、是新平衡達 成時，0.1Fe30.2，故選(C)。 實際計算過程如下：,練習3-9(1),3-3.2 濃度對平衡的影響,3-3.2 濃度對平衡的影響,練習3-9(2),(1) 壓縮系統的體積 (定溫、定容下)： (a)所有氣體的總壓。 (b)向降低氣體總壓的 方向移動。 (c)往反應式中氣體分子數少的方向移動。,改變壓力：改變反應系統的體積，會改變氣體的分壓與總 壓，反應平衡狀態會有以下變化：,(2)系統的體積膨脹 (定溫、定容下)： (a)所有氣體的總壓。 (b)向增加氣體總壓的方向移動。 (c)往反應式中氣體分子數 多的方向移動。,(3) 通入惰性氣體 He (定溫、定壓下) ：,(a)H
11、e 不與其他氣體發生反應(b)系統體積變大 (同(2),(c)向增加氣體總壓的方向移動(d)往反應式中氣體分子數多的 方向移動。,3-3.3 壓力(體積)對平衡的影響,壓力(體積)與反應方向,體積(壓力)改變舉例,平衡的反應系統,加壓使反應系統的體積縮小,反應趨向反應式的右方移動，以達新平衡狀態,3-3.3 壓力(體積)對平衡的影響,定溫下，針對下列各反應平衡系統施以干擾因素，若系統最後仍達平衡，試根據勒沙特列原理的判斷，回答下列問題。將NO2氣體密閉於一注射針筒內，使針筒內氣體的壓力與大氣壓達平衡，將針筒活塞向內推並固定之，於再次達平衡的過程中，針筒內氣體的顏色變化為何？壓縮反應平衡系統H2
12、(g)I2(g) 2HI(g)的體積，當平衡再次建立時，各物質的濃度變化為何？使反應平衡系統CaCO3(s) CaO(s)CO2(g) 體積膨脹，再次達平衡，則CO2 的壓力變化為何？,例題3-10,3-3.3 壓力(體積)對平衡的影響,解：(1)變深 (2)大 (3)不變 (1)此反應平衡系統為 2NO2(g) N2O4(g)，如右 圖所示，平衡向右移 動，使N2O4 增加， 由K不變推得新平衡 時，NO2比原平衡為 大。因此顏色先變深 再變淡，但達新平衡 時還是變得比原平衡 為深。,例題3-10(解1),3-3.3 壓力(體積)對平衡的影響,解：(2)壓縮反應平衡系統的體積，平衡應向反應式
13、中氣 體分子數較少的一方移動，而本反應式左、右兩 邊氣體的分子數均為2，故加壓未破壞平衡，但因 體積變小，各成分氣體的濃度均較原平衡狀態的 濃度為大（左下圖）。 (3)Kp = PCO2，系統的體積膨脹將使CO2 的壓力變小， 此時 Q K，故反應向右（右下圖），因K值不 變，系統最後再達平衡時，CO2 的壓力不變。,3-3.3 壓力(體積)對平衡的影響,例題3-10(解2),定溫定壓下，於平衡反應N2(g)3H2(g) 2NH3(g)中通入He，各物質達新平衡時分壓的變化為何？,解：各氣體新平衡的分壓均較原平 衡為小。 根據理想氣體方程式PVnRT 得：定溫定壓下，氣體的體積 正比於莫耳數，
14、故通入不反應 的He氣體使系統體積增大，各 氣體分壓變小。根據勒沙特列 原理，反應將趨向反應式中氣 體分子數較多的方向（向左） 移動，再利用K值不變推得各氣 體新平衡的分壓均較原平衡為 小。,3-3.3 壓力(體積)對平衡的影響,練習3-10,解： 體積膨脹使得平衡向右移動，消耗更多碳酸鈣以形成更多二氧化碳，直至二氧化碳的壓力達平衡。若在達平衡之前碳酸鈣已用盡，則系統將不會達平衡。,使平衡系統CaCO3(s) CaO(s)CO2(g) 的體積膨脹，最後一定會再度達平衡嗎？,3-3.3 壓力(體積)對平衡的影響, 想一想 ,解： 沒有變化。因為He不參與反應，定容下不影響各氣體的分壓，故不影響平
15、衡。,若於定溫定容下，在氫氣與氮氣合成氨的反應系統中通入He 時，平衡會產生什麼變化？,3-3.3 壓力(體積)對平衡的影響, 想一想 ,溫度上升與下降(2NO2 N2O4 + 熱),(1) 使系統升溫,反應向右移動,(2) 使系統降溫,反應向左移動,3-3.4 溫度對平衡的影響,動畫：二氧化氮製備與平衡移動,溫度升高：平衡系中若升高溫度，則平衡狀態會向 反應的一邊移動。 平衡常數 。 溫度降低：平衡系中若降低溫度，則平衡狀態會向 反應的一邊移動。 平衡常數 。,吸熱,變大,放熱,變小,溫度對平衡的影響,3-3.4 溫度對平衡的影響,舉例：2NO2(g) N2O4(g) + 熱,已知下列反應平
16、衡系統C2H2 (g)H2O (g) CH3CHO (g) H=151 kJ若要藉著改變溫度以提高乙醛(CH3CHO) 的產率，則須升溫還是降溫？此時反應的平衡常數值將如何變化？,例題3-11,解：降溫、變大 反應式可寫為： C2H2 (g)H2O (g) CH3CHO (g) 151 kJ 欲提高乙醛的產率，須使平衡向右移動，故 應降溫。且因平衡向右移動，使C2H2 以及 H2O 變小；CH3CHO 變大，降溫將使放熱 反應的K 值變大。,3-3.4 溫度對平衡的影響,已知氮氣與氧氣化合成一氧化氮為吸熱反應，則溫度上升時，NO 的濃度變化為何？,練習3-11,解：變大。 N2(g) + O2
17、(g) + 熱 2NO(g) 溫度上升使平衡向吸 熱方向(向右)移動，故NO變大。,3-3.4 溫度對平衡的影響,催化劑對平衡的影響,活化能降低：催化劑可改變反應途徑，使正逆反應 的活化能同時等量降低。,3-3.5 催化劑對平衡的影響,50kJ,30kJ,60kJ,80kJ,能量,反應過程,催化劑舉例,舉例：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) + 91.8 kJ,3-3.5 催化劑對平衡的影響,壓力與溫度對哈柏法製氨的影響,理論上如何提高 NH3(g)產率？,、 移出NH3。,高壓,低溫,N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) + 91.8kJ,3-3.5 催化劑對平衡的影響,動畫：勒沙特列原理,動畫：血紅蛋白的化學平衡,3-4 溶解平衡,
