【單元四：反應速率與平衡】 1. (A)(B)(E) 【詳解】 (A)平衡常數表示法中，各物質濃度指數永遠等於反應式中各物質係數。 K = 22 2 ] B [ ] A [ ] D [ ] C [ (B)降低溫度有利於放熱反應（ΔH° < 0）進行，本題平衡向右移。 (C)反應速率表示法中，各反應物濃度的指數不一定是反應式中各反應物的係數， 反應的級數必須由實驗求得。 (D)無論吸熱或放熱反應，降低溫度，反應速率都會減慢。 (E)反應熱ΔH = Ea（正反應） − Ea（逆反應） ∴ Ea（逆反應） = Ea（正反應） − ΔH =（Ea − ΔH°） 2. (B) 【詳解】 催化劑不能改變平衡常數，催化劑會等量提高正逆反應的速率，不勻催化反應的速率 和催化劑的有效面積成正比，故催化劑常是粉末狀或海綿狀。 3. (a) 3.6 × 10−10 M (b) 0.22 M 【詳解】 4. (B) 【詳解】點火馬上完全反應，可見 K 值很大，只是活化能太高須提供能量超越活化能。 5. (D) 【詳解】 PbCl2(g) Pb2+ + 2Cl− 0.01 + s 2s ∴ Ksp = [Pb2+][Cl−]2 = (0.01 + s)(2s)2 = 0.04s2 + 4s3 6. (A)(B)(C)(D) 【詳解】 (A) K = 2 CO ) aq ( 2 P ] CO [ = 0.034，即 1 ] CO [ 2(aq) = 0.034 ∴ [CO2(aq)] = 0.034 M (B) 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O ∴ 在鹼中 CO2的溶解度增加 (C)空氣中 CO2的含量為 0.03％，CO2壓力為 3 × 10−4 atm，故 CO2對水的溶解度小於 0.034 M。 (D)升溫時氣體的溶解度減小，故平衡常數減小。 (E) CO 壓力增加，CO 在水中的溶解度增加，但溫度不變，故平衡常數不變。 Kc = 2 2 ) x 2 5 ( x − = 2.4 × 10 −3 等號兩邊同時開根號： x 2 5 x − = 0.049 ∴ x = 0.22 M
7. (D) 【詳解】 (A)容器體積增大，則左移，[C] 減小。 (B)容器體積減小，則右移，但 Kc不變。 (C)升溫左移，Kp 減小。 (D) Kp = Kc(RT)2−3 ∴ Kc = Kp(RT) 若 T > 298 則 RT > 0 ∴ Kc > Kp 8. (A) 【詳解】 2X + Y Z 原有 2 1 變化 − 1 − 0.5 0.5 平衡 1 0.5 0.5 K = 2 1 5 . 0 5 . 0 × = 1 2X + Y Z 原有 ？ 1 變化 − 1.8 − 0.9 0.9 平衡 x 0.1 0.9 K = 2 x 1 . 0 9 . 0 × = 1 ∴ x = 3 故 x 之最初濃度為 3 + 1.8 = 4.8 M 9. (C) 【詳解】 設 2 4 N O P = y， 2 NO P = 1 - y(atm) ∵N O 2 4 2NO2 ∴ 2 2 4 2 2 NO P N O P (1 y) K 1.6 P y − = = = 2 y −2y 1 1.6y+ = y2−3.6y 1+ = 0 2 3.6 3.6 4 3.6 9 y 0.3 or 3.3( ) 2 2 ± − ± = = = 不合 2 4 2 4 2 2 N O N O NO NO n P 0.3 x 0.44 n P 1 0.3 = = = = − 10. (1) 4 (2) 8M−3s−1 (3) 3.84 × 10−2 M / s 【詳解】 r＝k[BrO3−]m[Br−]n[H+]o，利用各實驗次數列式相除得知級數。 由 2 1 實驗 實驗 ⇒ 1 2 R R ＝2＝ m 3 2 m 3 1 [BrO ] [BrO ] － － ＝[ 1 2 ]m ∴m＝1 由 3 2 實驗 實驗 ⇒ 2 3 R R ＝2＝ n 2 n 3 ] Br [ ] Br [ － － ＝[ 1 2 ]n ∴n＝1 由 4 1 實驗 實驗 ⇒ 1 4 R R ＝4＝ o o ] H [ ] H [ ＋ ＋ ＝[ 1 2 ]o ∴o＝2 (1)所以 r＝k[BrO3−]1[Br−]1[H+]2為 4 級反應 (2)8.0×10−4＝k[0.1][0.1][0.1]2 ∴k＝8M−3s−1 (3)R5＝8×[0.4][0.3][0.2]2＝3.84×10−2M/s 11. (A) 【詳解】 離子積 = [Ag+][Cl−] = 1 × 10−7 × 0.1 = 1 × 10−8 > 1.8 × 10−10 = AgCl 的 Ksp 離子積 = [Ag+]2[CrO24−] = (1 × 10 −7 )2 × 0.1 = 1 × 10−15 < 2.5 × 10−12 = Ag2CrO4的 Ksp ∴ 只產生 AgCl 沉澱 (離子積 > Ksp 生成沉澱)
12. (1) 1.0 atm (2) 0.916 atm (3) 88 kJ (4) 平衡常數變小 【詳解】 (1) PCl5分子量 = 208.5 ∵ PV = nRT ∴ P × 1000 500 = 5 . 208 085 . 2 × 0.082 × (337 + 273) P 1.0 atm Kp = x 1 x2 − = 10 ∴ x = 0.916 atm (3)ΔH = − 287 − (− 375) = 88 kJ (4)吸熱反應，降溫時平衡常數減小。 13. (A) 【詳解】 勒沙特列原理：在一個平衡系中，改變可破壞平衡的因素（高壓氧）時， 則平衡向抵消此因素的方向移動（恢復其血液攜帶氧氣之功能）。 14. (B) 【詳解】 2NH3 ∆ N2 + 3H2 1 0 0 0.4 0.2 0.6 0.6 0.2 0.6 Kc = 2 3 3 2 2 ] NH [ ] H ][ N [ =(0.2)(0.6)2 3 (0.6) = 0.12 15. (A)(C)(D) 【詳解】 (A) [Ag+]、[Cl−] 變小，反應向右移。 (B)同離子效應，反應向左移。 (C) Ag+ + 2NH3→ 2Ag(NH3)+2 [Ag + ]變小，反應向右移。 (D) Ag+ + I−→ AgI(s) [Ag+]變小，反應向右移。 (E)加入不溶物對反應無影響。 16. (1) Na2S2O5 + H2O → 2NaHSO3 (2) 0.02 M (3)碘分子(I2)遇澱粉呈藍色 (4) 10−4 M / s 【詳解】 (2) KIO3 = 214，Na2S2O5 = 190，V = 100mL = 0.1L A：[IO ] = [KIO ]-3 3 =
0.428 / 214 0.1 = 0.02 M B： 2 2 5 0.019 /190 [Na S O ] 0.1 = = 0.001 M [HSO ]3 − = [Na S O ] ×2 = 0.002 M 2 2 5
(3)若 [IO ] 過量，則：3- 5I−+IO−3 +6H+ →3I2+3H O2 ；I2(s) + 澱粉 → 深藍色 若[HSO ]3− 過量，則： 2 2 3 2 4 I +HSO−+H O→2I−+SO −+3H+ ∵ 莫耳數 莫耳數 − − 3 3 HSO IO = 0.02 0.1 0.002 0.1 × × = 10 >3 1 ([IO ]3- 過量) ∴碘分子(I2)遇澱粉變成藍色
(4) A、B 兩溶液同體積混合濃度變一半[HSO ]3− = 0.001 M；藍色出現表示[HSO ]3− 消耗完畢。 r = − t ] HSO [ 3 ∆ ∆ − = [HSO ]3 − 變藍色時間= 0.001 10 = 10 −4（M / s） 17. (A)(B)(C)(E) 【詳解】 (A)(B)(C)加入催化劑主要在找尋一條可使其正、逆向反應等量降低其活化能之反應途徑， 以等量加速正逆向反應進行。 (D)高溫（即升溫）平衡有利往吸熱方向移動，即向左移動，增溫之主要目的為使超越 低限能粒子數增大，而加快反應速率。 (E)加大壓力(總體積變小，各物濃度均瞬間變大)有利往氣相係數和小之一方移動，即向右移動。 18. (A)(B)(E) 【詳解】 (A) aA(g) + bB(g) → cC(g) 初 0.10 0.20 0.00 過 -0.05 -0.15 +0.10 平 0.05 0.05 0.10 ⇒ a：b：c = 0.05：0.15：0.10 = 1：3：2 ⇒ A(g) + 3B(g)→ 2C(g) (B) Kc = 2 1 3 (0.1) (0.05) (0.05) = 40 (C) PV = nRT ⇒ P = n VRT ⇒ P = CMRT ∴ P ∝ CM，平衡時 PA = PB (D) PV = nRT ∴ P ∝ n ∝ CM ⇒ XC = 1 . 0 05 . 0 05 . 0 1 . 0 + + = 0.5 = 2 1 (E) Pt = CtRT = (0.05 + 0.05 + 0.1) × 0.082 × (273 + 25) = 4.9（atm）
19. (B) 【詳解】 (1)當水溶液中離子積大於溶解度積常數(Ksp)時，就開始產生沉澱。 (2)當溶液混合時，因體積改變，濃度必須作修正(體積加倍，濃度減半) 設 Pb(NO3)2最低濃度為 x M，則： Ksp＝[Pb2+][I−]2 ＝ 1 2x ×（ 1 2×1.0×10 −3）2＝2.5×10−9 x＝2.0×10−2 M 20. (B)(E) 【詳解】 N2O4（無色）→2NO2（紅棕色）為一可逆反應，可達平衡。 (A)溫度由室溫提高至 35°C 時，顏色變深，反應向右進行，為吸熱反應 (B)將容器重新浸沒於冰水，反應向左進行，則其深褐色會褪去 (C)平衡移動會改變容器內之總分子數，向右移動分子數增加，反之減少 (E)與增高溫度時的顏色變化最相關的，應是化學平衡的移動。 21. (C) 【詳解】 (A)催化劑降低活化能，等倍率增加正逆反應速率，不影響平衡常數與產率。 (B)(D)酵素主成分為蛋白質，易受溫度和 pH 值的影響。通常在 35°C～55°C 最適宜， 最適宜 pH 值大都在 5～8 之間。 22. (B)(D) 【詳解】 (A) 2 2(g) 2(g) 2(g) 6 2 1 4 2 0 SO Cl SO Cl + − − + − + ∴SO2：還原劑 Cl2：氧化劑 (B)Kp＝Kc(RT)∆n 3.0＝Kc(0.082×446)(1+1−1) ∴ Kc ≒ 0.082 (C)[SO2Cl2]起始＝ 0.03 100 ＝0.0003M (D)∵Q未平衡＝ 2 2 2 2 [SO ][Cl ] [SO Cl ] ＝ [0.02] [0.01] [0.0003] × ＝0.667＞Kc ∴反應向左（即 SO2Cl2方向）移動。 (E)反應達平衡，縮小體積，則反應向氣體係數小的一方，即 SO2Cl2方向移動。 23. (B) 【詳解】 2HCl(g) H2(g) ＋ Cl2(g) 初濃度 1 0 0 反應過程 -2 x + x + x 平衡濃度 (1-2x)M x M x M 代入平衡常數 Kc＝ 2 2 x (1-2x) = 0.01 x＝12 1
分解百分率（%）＝分解掉的濃度×100% 未分解前濃度 ＝ 1 100% 12 1 2 × × ＝17% 24. (A) 【詳解】 HCl(g)的分解為吸熱反應，升溫有利吸熱方向，即向 HCl(g)分解反應方向，故分解百分率增高 25. (C) 【詳解】 磷酸銀在 Ag+、PO43−等共同離子存在下，溶解度會變小（同離子效應） 根據 Ag3PO4的 Ksp＝[ Ag+]3[PO43−]可知，[Ag+]的同離子效應最大（因其「次方」最大） 26. (A)(C) 【詳解】 大理石溶解的反應式：CaCO3 Ca2+ ＋CO32− 改變上式平衡，溶解度便會受影響 (A)pH 值愈小，H+愈多，CO32−被消耗，平衡右移，溶解度變大 2H+＋CO32−→CO2↑＋H2O (B)攪拌及(E)大理石顆粒的大小會影響溶解速率，但不影響溶解度 (C)水溫：溫度會影響平衡，故溶解度也會受影響 (D)溶解度為飽和溶液的濃度，與水的體積無關 27. (B)(E) 【詳解】 反應容器的體積減半時，壓力變大，根據勒沙特列原理，平衡向氣體分子數少 (反應式中氣體係數和少)的方向移動。欲向右移動，應選右方氣體係數和較少者。
28. (1)7.6×10−4 ( mol / min ) (2)3.8×10−3 ( mol ) (3)3.4 kJ 【詳解】 (1)由反應式知，氣體的壓力來自產物 NO(g)與 H2O(g)， 且生成氣體的總莫耳數與反應所消耗鋁的莫耳數比為 9：3＝3：1 在 0～8 min 內，生成氣體的總莫耳數 ngas＝ RT PV ＝ 400 0.082 1.0 0.6 × × ＝ 164 3 mol 因此，鋁粉之消耗速率 rAl＝ min 8 mol 164 3 3 1 × ＝ 1312 1 ＝7.6×10－4（mol/min） (2)鋁粉在 5 分鐘內的消耗量＝rAl × 5＝ 1312 5 ＝3.8×10－3 （mol） (3)由反應式知，每消耗 3 mol 的鋁粉放出熱量 2677 kJ 故 5 分鐘內放出熱量 1312 5 × 3 2677 ＝3.4（kJ）
29. (A) 【詳解】 平衡常數 K= 0 [ ] [ ] / MbX Mb p p …..(1) 附著率 f = ] [ ] [ ] [ MbX Mb MbX + …..(2) 由(1)可得[Mb ]X =K[Mb] /p p0 代入(2) f = 0 0 0 0 [ ] / / [ ] [ ] / 1 / K Mb p p K p p Mb K Mb p p K p p ⋅ = ⋅ + ⋅ + ⋅ 30. (D) 【詳解】 由 f = 0 0 / 1 / K p p K p p ⋅ + ⋅ ，當 p 值和 K 值愈大時，附著率 f 也會增加；而 CO 和血紅素 的結合力遠大於O ，即 CO 和血紅素結合的平衡常數 K 遠大於2 O 的平衡常數， 2 因此在氣體壓力相同時，CO 的附著率 f 高於O ， 故選(D) 2 31. (E) 【詳解】 因當 CO 的壓力為 4 10 atm− 時，f = 2 1 ； 將數值代入方程式 f = 0 0 / 1 / K p p K p p ⋅ + ⋅ ， 1 10 /1 1 / 10 2 1 4 4 − − ⋅ + ⋅ = K K ，K=104 32. (D) 【詳解】 A2(g) + B2(g) 2AB(g) 0.30 0.15 0 -0.10 -0.10 +0.20 0.20 0.05 0.20 平衡常數： 4.0 05 . 0 20 . 0 ) 20 . 0 ( 2 = × V V V 33. (C) 【詳解】 將實驗數據代入速率定律式： 2 2 2 1 0.2 0.1 ( ) ( ) 1 1000 1000 0.1 0.1 2 ( ) ( ) 500 500 r r × = = ×
34. (A)(B)(D)(E) 【詳解】 (A) CaSO4(s) Ca2 + + SO42- −s +s +s Ksp=s2 =2.5 10× −5 在純水中的溶解度s= 2.5×10−5 =5.0×10−3(M) (B) CaSO4(s) Ca2+ + SO4 0.1+s≒0.1 s 0.1× =s 2.5 10× −5， 4 2.5 10 ( ) s= × − M (C) BaSO4(s) Ba2+ + SO42- 在純水中的溶解度s= 1.7 10× −10 =1.3 10 (× −5 M) BaSO4(s) Ba2+ + SO4 0.01+s'≒0.01 s' 0.01× =s' 1.7 10× −10， 8 ' 1.7 10 ( ) s = × − M (D) 離子積 = [Ba2+][SO42-] ＝ 0.005 × 0.005 ＝ 2.5 × 10-5 ＞ 1.7 × 10-10故會形成沉澱。 (E) 溶解度 BaSO4(s) ＜ CaSO4(s)，故 BaSO4先沉澱
35. (C) 【詳解】
PbI2解離方程式：PbI2(s) Pb2+ + 2I−
加入 NaI(aq)瞬間，[I−]提高、[Pb2+]不變，反應向逆反應進行 [I-]、[Pb2+]再逐漸下降 36. 【詳解】 (1) CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) 平衡常數 Kp =PCO2=1.21， 若 1.0 莫耳 CaCO3(s)完全分解，產生氣體壓力為 1.0 0.082 (850 273) 9.2 (atm) 10.0 × × + = ＞ 1.21 (atm) 故達平衡時壓力為 Kp = 1.21 atm (2) 溫度不變，二氧化碳之平衡壓力不變， ∴總壓 = 2 2 CO + N =1.21 1.35+ = P P 2.56atm (3) 再加入固體平衡不移動， 故 CaCO3與 CO2莫耳數皆不變
37. (A) 【詳解】 反應熱（∆H）＝正反應活化能（Eaf）－逆反應活化能（Ear） －33＝270－Ear Ear＝303 kJ/mol ∵Eaf＜Ear ∴低限能：正反應＜逆反應 溫度升高時，動能分布圖向右移動 38. (E) 【詳解】 (A)原方程式相加減則 K 值相乘除 ∵第一式＋第二式＝第三式
CH3COOH(aq) ＋ H2O(l) CH3COO-(aq) ＋ H3O+(aq) + CH3COO-(aq) ＋ H2O(l) CH3COOH(aq) ＋ OH-(aq) 2H2O(l) H3O+(aq) ＋ OH-(aq) ∴ 14 10 1 2 2 5 10 K K K K 5.5 10 1.8 10 − − − × = ⇒ = = × × W (B)溶液甲為緩衝溶液（弱酸及其鹽(HA+NaA)） ∴加入少量的強酸時 pH 值改變不大。 (C)平衡常數 K 只受溫度影響。 (D) 3 5 5 a 1 3 [CH COOH] [HA] 0.5 / 2 [H ] K K 1.8 10 1.8 10 [A ] [CH COO ] 0.5 / 2 + − − − − = × = × = × × = × pH ＝ 5－log1.8 ＝ 4.74 ＜ 5 39. (A)(B)(C)(D) 【詳解】 (A)aA+bB→dC a : b : d=(0.04 0.03) : (0.04 0.01) : (0.02)− − =1: 3 : 2 ∴平衡方程式為A 3B+ →2C (B) + → A 3B 2C 0.04 0.04 0 x 3x 2x 0.04 x 0.04 3x 2x − − + − − 當0.04 3x− =2x x=0.008 ∴[A]=0.04 x− =0.04 0.008− =0.032(M) (C)RA RB RC 1 = 3 = 2 ∴RB =3RA；RC =2RA ∴ RB >RC >RA (D) + A 3B 2C 0.04 0.04 0 0.01 0.03 0.02 0.03 0.01 0.02 − − + ∴ 2 4 c 3 (0.02) K 1.3 10 (0.03)(0.01) = = × (E)B、C 曲線交點處表示 B、C 濃度相等，並非速率相等(此時未達平衡)。
40. (C)(E) 【詳解】 (A)ΔH＞0，是為吸熱反應，降低溫度有利於此反應往生成物的方向移動。 (B)反應 3C(s) + 6H2(g) + 3O2(g) → C6H12O6(s) 之ΔH 才是葡萄糖的莫耳生成熱。 (C)碳原子的氧化數從+4 變為 0，變化量為−4，6 個碳原子的總氧化數變化量為−24， 意即此過程中共獲得 24 個電子。 (D)平衡常數等於 k正向和 k逆向的商值， c k K k = 正向 逆向 。 (E)葉綠素為催化劑，參與光化學中的氧化還原反應。 41. (D) 【詳解】 由實驗 1、2⇒ R∝[I–]1 2、4⇒ R∝[OCl–]1 1、3⇒ R∝[OH–]–1 (21 × 2n = 1 ∴n = –1) ∴反應速率定律式 R = k [I– ]1 [OCl–]1 [OH–]–1 1.8 × 10–4 = k (2 × 10–3)1 (1.5 × 10–3)1 (1)–1 ∴k = 60 (1/s) 42. (B) 【詳解】 pH = 13⇒ [OH–] = 10–1 M，代入速率定律式 R = 60 (2 × 10–3)1 (1.5 × 10–3)1 (10–1)–1 = 1.8 × 10–3 (M/s) 43. (B)(D)(E) 【詳解】 依據勒沙特列原理：平衡向抵消變因之方向移動。 (A)(B)高壓氧氣使溶氧量[O2]上升，平衡趨向右，使[HbO2]增加，則攜氧量應上升。 (C)高山上氣壓低，則 O2分壓下降使溶氧量[O2]下降，平衡向左移動， 此時[HbO2]降低，則攜氧量應較低。 (D) pH 7.4 的[H+]較 pH 7.0 低，則 pH 7.4 的平衡比 pH 7.0 的平衡更趨於向右， 則 pH 7.4 的[HbO2]會比 pH 7.0 高。 (E)當 CO2含量增加，會令血液中[H+]上升，使平衡反應趨於向左， 故 CO2含量增加時，[HbO2]會較低。 44. (A) 【詳解】 加入鈍氣或不與平衡系中之物種起反應的氣體：若為定溫定容，總壓雖增大， 但平衡系中各物種的分壓不變（濃度不變），平衡不移動，平衡常數不變。 45. (A)(B)(D)或(B)(D) 【詳解】 反應機構中，反應最慢的步驟為速率決定步驟，其定律式 r＝k [H2 O2][I － ] （(A)選項超出課綱範圍故送分） 催化劑可降低活化能，但不影響反應熱。
