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 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 提出者：法國科學家勒沙特列。 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 3-3.1 勒沙特列原理 勒沙特列原理 提出者：法國科學家勒沙特列。 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。

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，反應趨向往降低此物 質濃度的方向移動以達新的平衡狀 態。 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。

濃度與反應方向(1) ⇌ (黃色) (無色) (血紅色) B管因[Fe3+]↓，故反應向左(趨向[Fe3+]增大方向)，顏色變淡 3-3.2 濃度對平衡的影響 濃度與反應方向(1) 影片： 勒沙特列原理 ⇌ (黃色) (無色) (血紅色) B管因[Fe3+]↓，故反應向左(趨向[Fe3+]增大方向)，顏色變淡 B管因OH－與Fe3+生成Fe(OH)3沉澱

濃度變化 ⇌ 於平衡系統添加NaO對 平衡的影響。 3-3.2 濃度對平衡的影響 濃度變化 於平衡系統添加NaO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。

~ 想一想 ~ B溶液中，Fe3+的新平衡濃度變化應為何？ 解： 3-3.2 濃度對平衡的影響 ~ 想一想 ~ B溶液中，Fe3+的新平衡濃度變化應為何？ 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。

濃度與反應方向(2) ⇌ (黃色) (無色) (血紅色) (1)Fe(OH)3解 KSCN解離， 離， [Fe3+] ↑ [SCN－] ↑ 3-3.2 濃度對平衡的影響 濃度與反應方向(2) ⇌ (黃色) (無色) (血紅色) (1)Fe(OH)3解 離， [Fe3+] ↑ KSCN解離，　　 　[SCN－] ↑ 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 (2)反應向右， [FeSCN2+]↑， 顏色變深 (2)反應向右， [FeSCN2+] ↑， 顏色變深

3-3.2 濃度對平衡的影響 濃度變化 於平衡系統中 加入 KSCN(s)，再次達平衡時，各物質的濃度變化。 ⇌

濃度與反應方向(3) ⇌ 改變物質濃度的方法有很多，例如在定溫定容下反應， 於系統中通入更多氫氣 3-3.2 濃度對平衡的影響 濃度與反應方向(3) 改變物質濃度的方法有很多，例如在定溫定容下反應， 於系統中通入更多氫氣 ⇌ 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

3 均相反應系統與濃度 ⇌ 均相反應系統加入更多溶劑，系統會發生以下變化： (1)系統被稀釋，使各物種的濃度降低。 3-3.2 濃度對平衡的影響 均相反應系統與濃度 均相反應系統加入更多溶劑，系統會發生以下變化： (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。 (3)新平衡各相關物種的濃度較原平衡小。 舉例： ⇌ 加水稀釋 (1)各物種濃度下降。 (2)反應物粒子數較多， 新平衡傾向反應物移 動。 3

稀釋對平衡的影響 ⇌ 於平衡系統中 加水 稀釋後，反應趨向左方，各物質的濃度變化。 新平衡濃度較 原平衡濃度低 濃度 3-3.2 濃度對平衡的影響 稀釋對平衡的影響 於平衡系統中 加水 稀釋後，反應趨向左方，各物質的濃度變化。 ⇌ 新平衡濃度較 原平衡濃度低 濃度

非均相反應系統與濃度 ⇌ 加入少量CaCO3( s)或CaO( s) ， 並不改變平衡的狀態。 舉例：非均相反應系統 ，若於 3-3.2 濃度對平衡的影響 非均相反應系統與濃度 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。 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。

~ 想一想 ~ 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（pH值介於2～ 3之 3-3.2 濃度對平衡的影響 ~ 想一想 ~ 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（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。

例題3-8(1) 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。 3-3.2 濃度對平衡的影響 例題3-8(1) 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？ [解]：維持不變 (1)硫酸鋇固體在水中的溶解平衡 為BaSO4(s)⇌Ba2+(aq)+SO42－(aq)，因 加水使反應系統濃度均下降，故 反應趨向右，一段時間後溶液底 部仍有硫酸鋇固體沉澱，表示反 應系統仍為溶解平衡狀態。故 由於Kc＝[Ba2＋][SO42－]在定溫下 不變，可知[Ba2＋]與[SO42－] 最後 亦維持不變(右圖)。

例題3-8(2) (2)已知CrO42－ (aq)及Cr2O72－ (aq)分別為黃色以及橙色，於 反應平衡系統 3-3.2 濃度對平衡的影響 例題3-8(2) (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值不變，故PCO2亦不變。

~ 想一想 ~ CrO42－和Cr2O72－在何種溶液中（酸性或鹼性）較為 穩定？ 3-3.2 濃度對平衡的影響 ~ 想一想 ~ 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 練習3-8 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。 子題 平衡系統 干擾 因素 反應進行方向 畫底線物質的濃度變化 (1) PbI2(s)⇌Pb2+(aq)+2I－(aq) 加入PbI2(s) (2) N2(g)+3H2(g) ⇌ 2NH3(g) 定容通入H2(g) (3) 2CrO42－(aq)+2H＋(aq) ⇌ Cr2O72－ (aq) ＋ H2O(l) 加水 不移動 不變 向右 均變大 向左 變小

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。

例題3-9(1) 已知PCl3(g)與Cl2(g)反應生成PCl5(g) 為可逆反應，在定溫下 3-3.2 濃度對平衡的影響 例題3-9(1) 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[PCl3]＝2.0 M、[Cl2]＝1.0M、[PCl5]＝ 4.0M 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？ [解]：(1)2.0 (2)1.5 M (1)定溫下，平衡常數為一定值 PCl3(g) +Cl2(g) ⇌ PCl5(g)

例題3-9(2) [解]：(2)根據勒沙特列原理，[Cl2]增大將使反應趨向右移 動 PCl3 + Cl2 ⇌ PCl5 3-3.2 濃度對平衡的影響 例題3-9(2) [解]：(2)根據勒沙特列原理，[Cl2]增大將使反應趨向右移 動 PCl3 + Cl2 ⇌ PCl5 原平衡濃度 2.0　　 1.0　 　 4.0 通入Cl2後 2.0 2.0 4.0 變化量 　 －x －x ＋x 新平衡濃度 2.0－x 2.0－x 4.0＋x 因式分解得 (2x – 1.0)(x – 4.0) = 0 得x = 0.50 (4.0不合) 故新平衡的 [Cl2] = 2.0 – 0.50 = 1.5 (M)

3-3.2 濃度對平衡的影響 練習3-9(1) 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，Fe3＋＝0.1 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，也就是新平衡達 成時，0.1＜[Fe3＋]＜0.2，故選(C)。 實際計算過程如下：

練習3-9(2) [解]：加水稀釋成體積為原來的兩倍，則各溶質的濃度 變為原平衡時的一半，且反應趨向左達新平衡。 3-3.2 濃度對平衡的影響 練習3-9(2) [解]：加水稀釋成體積為原來的兩倍，則各溶質的濃度 變為原平衡時的一半，且反應趨向左達新平衡。 Fe3+(aq) + SCN－ (aq) ⇌ FeSCN2+ (aq) 原平衡濃度 0.2　　 0.2　 　 0.4 稀釋後 0.1 0.1 0.2 變化量 　 ＋x ＋x －x 新平衡濃度 0.1＋x 0.1＋x 0.2－x 定溫下，K值不變： x=0.03(M)，所以新平衡中[Fe3＋]＝0.1＋x＝0.13(M )

壓力(體積)與反應方向 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 3-3.3 壓力(體積)對平衡的影響 壓力(體積)與反應方向 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： (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。 (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) ： (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。 (a)He 不與其他氣體發生反應 (b)系統體積變大 (同(2))

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 體積(壓力)改變舉例 舉例： ⇌ 定溫下，壓縮一包含氣體的平衡反應系統將使反應趨向反應式中氣體分子數較少的方向移動。 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

例題3-10 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。 3-3.3 壓力(體積)對平衡的影響 例題3-10 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(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(解1) [解]：(1)變深 (2)大 (3)不變 (1)此反應平衡系統為 2NO2(g) ⇌ N2O4(g)，如右 3-3.3 壓力(體積)對平衡的影響 例題3-10(解1) [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2) [解]：(2)壓縮反應平衡系統的體積，平衡應向反應式中氣 體分子數較少的一方移動，而本反應式左、右兩 3-3.3 壓力(體積)對平衡的影響 例題3-10(解2) [解]：(2)壓縮反應平衡系統的體積，平衡應向反應式中氣 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。

練習3-10 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？ 3-3.3 壓力(體積)對平衡的影響 練習3-10 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PV＝nRT 得：定溫定壓下，氣體的體積 正比於莫耳數，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。

~ 想一想 ~ 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？ 解： 3-3.3 壓力(體積)對平衡的影響 ~ 想一想 ~ 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？ 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。

~ 想一想 ~ 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？ 解： 3-3.3 壓力(體積)對平衡的影響 ~ 想一想 ~ 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？ 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，故不影響平衡。

溫度上升與下降 (2NO2 ⇌ N2O4 + 熱) (1) 使系統升溫 (2) 使系統降溫 反應向消耗熱能即吸熱方向移動 3-3.4 溫度對平衡的影響 溫度上升與下降 (2NO2 ⇌ N2O4 + 熱) 動畫：二氧化氮 製備與平衡移動 (1) 使系統升溫 (2) 使系統降溫 反應向消耗熱能即吸熱方向移動 反應向增加熱能即放熱方向移動 反應向左移動 反應向右移動

溫度對平衡的影響 舉例：2NO2(g) ⇌ N2O4(g) + 熱 ＊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。 吸熱 3-3.4 溫度對平衡的影響 溫度對平衡的影響 舉例：2NO2(g) ⇌ N2O4(g) + 熱 ＊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。 吸熱 變大 放熱 變小 32

例題3-11 已知下列反應平衡系統 C2H2 (g)＋H2O (g) ⇌ CH3CHO (g) ΔH=－151 kJ 3-3.4 溫度對平衡的影響 例題3-11 已知下列反應平衡系統 C2H2 (g)＋H2O (g) ⇌ CH3CHO (g) ΔH=－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？ [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。

練習3-11 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？ [解]：變大。 3-3.4 溫度對平衡的影響 練習3-11 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？ [解]：變大。 N2(g) + O2(g) + 熱 ⇌ 2NO(g) 溫度上升使平衡向吸 熱方向(向右)移動，故[NO]變大。

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。 使正、逆反應速率等倍率加快。 3-3.5 催化劑對平衡的影響 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。 使正、逆反應速率等倍率加快。 能量 50kJ 30kJ 在平衡系統中加入催化劑，因正、逆反應速率等量加快卻仍相同，故系統維持原平衡狀態。 60kJ 80kJ 反應過程

催化劑舉例 舉例：N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) + 91.8 kJ 催化劑不改變 平衡濃度及產率 3-3.5 催化劑對平衡的影響 催化劑舉例 舉例：N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) + 91.8 kJ 催化劑不改變 平衡濃度及產率

壓力與溫度對哈柏法製氨的影響 、 移出NH3。 理論上如何提高 NH3(g)產率？ 高壓 低溫 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 成本太高 適度降壓 (200~300 atm) 使反應速率太慢 適度升溫(400oC)及加催化劑(鐵粉)

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