115分科測驗化學 第12題 詳解

平衡移動・氣體判析 · 多選 · 題目出處：115 學年度分科測驗 化學考科（大學入學考試中心）

答案(A)(B)(D)看逐步解析 ↓

逐步解析

1. 1

   先抓反應主軸

   濃硝酸和銅反應時，銅被氧化、硝酸被還原，會生成含氮氧化物氣體；題目又特別描述紅棕色氣體與後續平衡，重點就在 $\mathrm{NO_2}$／$\mathrm{N_2O_4}$ 的平衡系統。接著再用溶液顏色與外界條件變化，逐項判斷。
2. 2

   判斷氣體來源

   濃硝酸和銅反應的典型產物之一是紅棕色的二氧化氮 $\mathrm{NO_2}$，所以 (A) 正確。這也符合題目說明「收集紅棕色氣體」的現象描述。
3. 3

   看溶液顏色變化

   銅與濃硝酸反應後，銅進入溶液成為 $\mathrm{Cu^{2+}}$，溶液中會有 $\mathrm{Cu(NO_3)_2}$，而 $\mathrm{Cu^{2+}}$ 水溶液呈藍色，因此 (B) 正確。這是金屬銅被氧化的典型觀察結果。
4. 4

   釐清等待幾秒的原因

   (C) 錯。等待 2～3 秒不是因為反應不易進行，而是為了讓剛開始產生的空氣與其他雜氣先排掉，之後再收集較純的紅棕色氣體。反應本身在濃硝酸存在下進行得很快。
5. 5

   套用勒沙特列原理

   對平衡 $\mathrm{2NO_2(g)\rightleftharpoons N_2O_4(g)}$ 而言，體積變為原來一半表示壓力上升，系統會往氣體莫耳數較少的一側移動，也就是生成 $\mathrm{N_2O_4}$ 的方向，所以 (D) 正確。
6. 6

   判斷溫度與顏色關係

   (E) 錯。題目說升溫到 50°C 後氣體顏色變深，表示平衡往紅棕色較深的 $\mathrm{NO_2}$ 方向移動。既然升溫使 $\mathrm{NO_2}$ 增加，正反應 $\mathrm{2NO_2(g)\rightleftharpoons N_2O_4(g)}$ 的方向就不是吸熱，而是逆向生成 $\mathrm{NO_2}$ 較有利；因此不能據此說此反應為吸熱反應。

關鍵觀念：#化學平衡 #勒沙特列原理 #氧化還原 #氣體平衡

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