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普通物理與普通化學107 年第 33 題單選題

已知 為放熱反應。某研究人員以 與 為原料(其初始壓力比為 1:3),嘗試合成 。實驗在三種不同溫度(400℃、500℃、600℃)與三種初始總壓力(300 atm、400 atm、500 atm)下進行。當反應達成平衡時,下列何種實驗條件可望使得混合物中 的重量百分比最大?

A$600^{\circ}$ C, 300 atm
B$400^{\circ}$ C, 500 atm正確答案
C$400^{\circ}$ C, 300 atm
D$600^{\circ}$ C, 500 atm
答案與詳解
B
正確答案
合成氨為放熱且體積縮小反應,依勒沙特列原理,低溫高壓有利正向反應,故400℃、500 atm產率最高。

逐選項解析

A$600^{\circ}$ C, 300 atm✕ 錯誤
600℃高溫使平衡左移(不利放熱反應),300 atm低壓亦使平衡左移(不利體積縮小)。雙重不利條件,NH3產率最低。
B$400^{\circ}$ C, 500 atm✓ 正確
C$400^{\circ}$ C, 300 atm✕ 易錯陷阱
雖與B同為400℃低溫有利正向,但300 atm壓力低於B的500 atm。因反應後氣體莫耳數減少,較高壓更能推動平衡向右,故產率次於B。
D$600^{\circ}$ C, 500 atm✕ 錯誤

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