單元主題：可逆反應與化學平衡 【第 4－2 節】
可逆反應 1.可逆反應：
（1）意義：正反應方向與逆反應方向都能進行的反應
（2）實例說明：
物理變化的可逆反應：
水的蒸發與凝結 溶質的溶解（解離）與結晶 化學變化的可逆反應：
酸鹼試紙的變色 硫酸銅受熱與無水硫酸銅遇水 （3）不是所有的化學反應都能進行正、逆反應
如： 與 反應為不可逆反應。
2.可逆反應實例圖說：
試紙遇酸與試紙遇鹼 硫酸銅晶體受熱與無水硫酸銅遇水
3.討論－水的蒸發與凝結：甲、乙兩杯水量相同，甲未加蓋；乙加蓋。一段時間後，發現：
（1）甲 液面顯著降低，且甲瓶壁上沒有水滴附著；再隔一段時間：
瓶內的水 。（蒸發速率 凝結速率）
（2）乙 液面幾乎沒有降低，且乙瓶壁上有水滴附著；再隔一段時間：
水位 ，達到 狀態。（蒸發速率 凝結速率）
理化課堂講義（自然
四） 73
A + B C + D
水 ⃗ 蒸發 水蒸氣
A + B C + D 水
⃗
凝結水蒸氣
⃗ 凝結
反應時間 反應速率
（3）乙液面為何不再降低：
剛開始時：蒸發速率 凝結速率 部份水凝結於器壁 液面微降 因加蓋，凝結速率開始增加
當，蒸發速率 凝結速率 液面不再變化 達到 。
（4） 乙已達平衡後，將蓋子取下（破壞平衡），隔一段時間 水位 ，直到
。
開蓋前，蒸發速率 凝結速率。 開蓋後，蒸發速率 凝結速率。
化學平衡 1.化學平衡：
（1）化學平衡的意義：定溫下，密閉系統中同時存在著一可逆的化學反應，當其正、逆 反應 時，系統 ，即達 。
（2）平衡的四個條件：
（和外界無質量交換）。
。
（3）正逆反應速率相等（不是零），反應 停止，屬於 平衡。
反應物及生成物 ，且各物濃度、質量、莫耳....等量不再改變 （彼此不一定相等，成一比例，但非反應係數比）
2.化學平衡的移動：
（1）影響化學平衡的因素：
。 。 。 不影響化學平衡。
（2）破壞平衡：當系統中的這些因素發生改變時，原來的平衡會受到破壞
理化課堂講義（自然 四）
平衡Þ
巨觀上，外觀 。
微觀上， 相等。
74
乙 ⇒ H 2 O (l ) ⃗ 蒸發 H 2 O ( g )
A + B C + D
勒沙特列 Le Chatelier
法國人 (1850－1930)
反應時間 反應速率
（3）平衡移動： 平衡破壞後，系統會使正、逆反應速率之ㄧ增加，以達再平衡 勒沙特列原理： 所提出，以決定平衡如何移動
（4）勒沙特列原理：
在一個平衡系統中，當ㄧ影響平衡的因素改變時，反應必向 的方向 進行。（ 因素改變 指濃度、溫度或壓力改變時 ）
原系統平衡 平衡受破壞 系統再度達到平衡
範例解說
1.是非題（○、X）：室溫下，當一化學反應已達平衡時，則回答下列問題（注意訂正）：
（ ）反應物完全耗盡。 。 （ ）正反應和逆反應均停止。 。 （ ）正反應速率等於逆反應速率。 。 （ ）反應物和生成物濃度必相等。 。 （ ）平衡時，反應的巨觀狀態（顏色、濃度比例、沉澱大小…）不變。
。
理化課堂講義（自然
四） 75
濃度對平衡移動
1.勒沙特列原理：反應向 的那一方進行（常藉系統顏色變化，觀察平衡是否移 動）
2.濃度對平衡移動的影響－藉有色離子探討平衡移動 （1）說明例一：鉻酸根與二鉻酸根的平衡
有色粒子：鉻酸根 ，是黃色；二鉻酸根 ，是橙（橘）色。
系統平衡時，系統呈現什麼顏色？ 。
（2）說明例二：溴水平衡（或氯水平衡）
有色粒子：溴分子 ，是紅棕色；氯分子 ，是黃綠色，皆具毒性。
系統無色時，是否無溴分子或氯分子存在？ 。
範例解說
1.在 的平衡狀態下，則：
加入酸性物質時，使上式左邊的 H+ 變 ，反應向 方進行
（ 反應速率增加），溶液由 色變為 色。
理化課堂講義（自然 四）
平衡Þ 巨觀上，外觀無變化 微觀上，速率相等
濃度－酸鹼改變時 鹼 ；酸 。
76
改變平衡的因素 濃度相對比較 平衡移動方向
增加左側濃度時 側相對少 向 移動 減少右側濃度時 側相對少 向 移動 減少左側濃度時 側相對少 向 移動 增加右側的濃度時 側相對少 向 移動
←
⇒ 平衡向左移動時，表示逆反應速率增加。
2CrO
42−+2 H
+Cr
2O
72−
+ H
2O
2 K
2CrO
4+ H
2SO
4K
2Cr
2O
7+ H
2O+ K
2SO
42CrO
42−+ H
2O Cr
2O
72−
+2 OH
−Br
2+ H
2O H
++Br
−+ HBrO ( 次溴酸 ) Cl
2+ H
2O H
++Cl
−+ HClO ( 次氯酸 )
←
加入鹼性物質時，使上式左邊的 H+ 變 ，反應向 方進行 （ 反應速率增加），溶液由 色變為 色。
加入中性物質（食鹽、糖或酒精…）時，反應如何進行？ 。 Þ 若加水時，向 移動（變 色）
CrO42-在 中較為安定；Cr2O72-在 中較為安定。（酸或鹼）
Þ 加酸時，顏色 。（有利 生成）
Þ 加鹼時，顏色 。（有利 生成）
（ ）平衡時，CrO42-與Cr2O72- 的莫耳數比為 2：1。
Þ 平衡濃度成 （非反應式 比）
2.在 的平衡狀態下，則：
加入酸性物質時，使上式右邊的H+變 ，反應向 方進行
（ 反應速率增加），溶液由 色變為 色。
加入鹼性物質時，使上式右邊的H+變 ，反應向 方進行
（ 反應速率增加），溶液由 色變為 色。
加入中性物質（食鹽、糖或酒精…）時，反應如何進行？ 。 Þ 若加水時，向 移動（變 色）
Br2（aq）在 中較為安定；Br-在 中較為安定。（酸或鹼）
Þ 加酸時，顏色 。（有利 生成）
理化課堂講義（自然
四） 77
←
Þ 加鹼時，顏色 。（有利 生成）
溴水有毒，在倒入水槽前須添加 性物質處理。
Þ 有毒性， 性不利生成
溫度對平衡移動
1.溫度對平衡移動的影響－勒沙特列原理：反應向 的那一方進行 （1）反應為吸熱反應時： （2）反應為放熱反應時：
系統升溫時： 系統升溫時：
系統降溫時： 系統降溫時：
2. 四
氧 化 二 氮 與 二氧化氮的平衡－討論：當氣體體積一定時
Þ 有顏色的粒子：二氧化氮 ，是紅棕色（深色）
（1）若升高溫度：系統顏色變 ，反應趨向 反應進行。
NO2 生成量更 ； N2O4 生成量更 。
正逆反應速率均 ；且正反應較逆反應 。
（2）若降低溫度：系統顏色變 ，反應趨向 反應進行。
NO2 生成量更 ； N2O4 生成量更 。
理化課堂講義（自然 四）
濃度－酸鹼改變時 鹼 ；酸 。
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反應類型 溫度變化 熱能相對比較 平衡移動方向 顏色變化
吸熱反應
升溫時 側相對少 向 移動 向
降溫時 側相對少 向 移動 向
放熱反應
升溫時 側相對少 向 移動 向
降溫時 側相對少 向 移動 向
← ←
← ←
⇒ 平衡向左移動時，表示逆反應速率增加。
←
正逆反應速率均 ；且正反應較逆反應 。
範例解說
1.（ ）已知反應：N2O4（無色） 2NO2（紅棕色），今有一密閉的錐形瓶中裝有NO2
氣
體，要讓此氣體的紅棕色變淡，應使用下列哪一種方式？
（A）將錐形瓶放入冰水中 （B）將錐形瓶放入熱水中 （C）將錐形瓶倒立放置 （D）將錐形瓶放置一段時間。
2.（ ）在25℃下，某固定體積之密閉系統中的化學反應已達平衡，其平衡反應式如下：
則下列敘述何者正確？
（A）當系統溫度下降時，氣體顏色變深 （B）當系統溫度上升時，反應向右進行
（C）當系統溫度上升時，N2O4分子數減少
（D）當系統溫度上升時，氣體總分子數減少。
巨觀與微觀對平衡反應的解釋：
1.酸與碳酸鈣平衡：
（1）達平衡後，巨觀上，氣泡 。
（2）達平衡後，若再把塞子取下，會發生何現象？ 。
其原因為 逸出系統，使可逆反應式中的 邊（左或右）相對少，使 反
理化課堂講義（自然 四）
溫度－冷熱改變時 冷 ；熱 。
2NO2 N2O4 ＋熱量
（紅棕色） （無色）
79
←
水溶液 沉澱
石鐘乳 石筍 石柱 石簾
應速率增加所致。
2.解離（或溶解）的平衡：
（1）未飽和水溶液中，再加入少量溶質，溶解速率 沉澱速率。
（2）飽和水溶液，再加入溶質，溶解速率 沉澱速率。
3.碳酸氫鈣水溶液的平衡（鐘乳石成因）：
（1）形成[洞穴]：酸性水，溶解石灰岩，形成可溶性的 。
（2）形成[鐘乳石]：當飽和的碳酸氫鈣水溶液，若環境之 或 減少，有利於 CaCO3生成。
範例解說
1.（ ）甲：KNO3（固體） K＋＋NO3－
乙：H2O OH－＋ H＋ 丙：水（液體） 水蒸氣
上面三種平衡存在於燒杯內（如圖）的有哪些？
（A）僅有甲 （B）僅有乙
（C）僅有甲、乙兩種 （D）有甲、乙、丙三種。
理化課堂講義（自然
四） 80
←
⃗ 結晶
CaCO 3 +CO 2 + H 2 O → Ca 2+ +2 HCO
3 −
（壓力增大時，向氣體係數和 的進行）
壓力對平衡移動
1.壓力對平衡移動的影響－勒沙特列原理：反應向 壓力變化的方向進行 （1）壓力減小時，反應向 體粒子莫耳數總和 的 方向進行。
（2）壓力增大時，反應向 體粒子莫耳數總和 的 方向進行。
2.討論：氮氣與氫氣在高溫、高壓下製氨的化學平衡 當活塞壓縮時，體積縮小，壓力 ：
反應向係數和較 的一方進行 反應向 進行（ 反應速率增加）。
3.討論：大理石與鹽酸反應的化學平衡
（1）最初在針筒中裝入大理石和鹽酸時，即產生大量 ，並將推筒位置上移。
直
至不再產生氣體，顯示達到 。
（2）若推筒緩慢拉出，則又發生大量氣體 平衡受到破壞：
推筒拉出，使內部體積 ，壓力 。
反應向氣體係數 的一方進行，即向 方進行。
反應趨向 反應進行，即正反應速率較逆反應速率 。
理化課堂講義（自然 四）
CaCO3(s)＋2HCl(aq) CaCl2(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)
81
壓力改變 採取方式 平衡移動方向
壓力 容器體積加大 向氣體粒子係數總和較 的一方移動 壓力 容器體積壓縮 向氣體粒子係數總和較 的一方移動
範例解說
1.氮氣與氫氣在高溫、高壓下製氨的化學反應為一可逆反應，其平衡反應式如下，則：
上述的正反應為 （吸、放）熱反應。
增加氮氣與氫氣的濃度時：
（正、逆）反應速率增加，反應向 （左、右、不）移動。
氨氣的量會 （增加、不變、減少）。
氣體總分子數 （增加、不變、減少）。
增高溫度時：
（正、逆）反應速率增加，反應向 （左、右、不）移動。
正反應速率 逆反應速率（＞、＝、＜）。
氨氣的量會 （增加、不變、減少）。
氣體總分子數 （增加、不變、減少）。
解析：升溫，正、逆速率均 。
增大壓力時：
正反應速率 （增加、不變、減少），反應向 （左、右、不）移動。
氨氣的量會 （增加、不變、減少）。
氣體總分子數 （增加、不變、減少）。
解析：增壓，向氣體係數和 者移動。
增加催化劑的量，反應向 （左、右、不）移動。
2.（ ）密閉容器中裝有紅棕色的NO2氣體，可以化合成無色的N2O4氣體；N2O4也可分
解成NO2。其反應式為：N2O4＋熱 2NO2
則下列何者操作，氣體顏色最深？
理化課堂講義（自然
四） 82
（A）高溫低壓 （B）高溫高壓 （C）低溫高壓 （D）低溫低壓。
3.將定量的N2與H2通入一個密閉容器中，各種分子的分布與數目示意圖如下圖所示。將此
容器內的物質在適當的條件下進行反應且達到平衡，其反應式為：N2＋3H2 2NH3
四個同學張三、李四、王五、趙六分別針對達到平衡後，容器內分子的分布與數目做了示 意圖，則：
哪一個人所做之示意圖最合理？ 。（選填：張三、李四、王五、趙六）
請指出其它三人所做示意圖不合理之處？
同學，其示意圖不合理之處？ 。 同學，其示意圖不合理之處？ 。 同學，其示意圖不合理之處？ 。
解析：平衡系統需符合「 」，且「 」。
理化課堂講義（自然 四）
濃度－酸鹼改變時 鹼 ；酸 。（CrO42- Cr2O72-；Br2(aq)； Cl2(aq)）
溫度－冷熱改變時 冷 ；熱 。（N2O4 NO2）
83
課程結束….
理化課堂講義（自然
四） 84
