1 影響:
不論吸熱、放熱反應c溫度愈高時c反應速率皆愈快.1 主因: 超越低限能的粒子數增加.
溫度能改變動能分布曲線.高溫時c動能分布曲線較扁平而向右延伸c 超越低限能(活化能)的粒子數增加c有效碰撞的粒子數增加c故反應 速率愈快.
2 次因: 溫度升高c反應粒子的運動速率變快c碰撞頻率增加c反應速率因而變快.
2
在一般的溫度下c每升高 10 nC
c反應速率變為 2 倍. 備P.111
教P.43 r
2r
1=
2
t2-t1
10 c其中 t2>t1
溫度的效應:
能改變 1動能分布曲線 2速率常數 3反應速率 4反應熱 5平衡常數 6平衡狀態(5、6見第 3 章)
不改變 1低限能(活化能) 2反應的途徑 3反應級數
右圖為同一反應系在不同的溫度 T1 和 T2 時c粒子 動能分布的情形.下列敘述何者正確?
A T1>T2 B溫度上升c反應速率變快c主因為 碰撞頻率增加 C T1 的活化能較 T2 時為小 D相 較於 T1c在 T2 時具有高動能的粒子數多c故反應 速率較快 E相較於 T1c在 T2 時粒子的碰撞頻率 較大c故反應速率較快.
4
溫度對反應速率的影響 相關題型:單元練習 單5、6DE
A T
1<T
2.B主因為具有高動能的粒子數增加.C溫度不影響活化能c故兩者的活化能相等.DE較 高溫時c超越低限能的粒子數較多c碰撞頻率亦較大c故反應速率較快.
1
假設溫度每升高 10 nCc反應速率增為原來的兩倍.某一反應在 20 nC 時 80 秒 方能完成c若欲縮短反應時間於 5 秒完成c則溫度應升至多少 nC?A 100 B 80 C 60 D 50.
C
反應時間與反應速率成反比
! r2
r1
=2t
2-t1
10c80
5 =2Zt10 Zt=t2-t1=40ct2=40+20=60
催化劑與催化反應
(配合翰版課本 P.66 ~ P.70)四
1 定義:
添加於反應物中c能增快反應速率的物質c稱為催化劑.催化劑能使「可以發生」的反應加快c不能使「不能發生」的反 應發生.
2 原理:
1 參與化學反應(但不被消耗).2 與反應物形成能量較低的活化複合體(產生新的反應途徑).
3 降低反應活化能c故有效碰撞頻率增加c反應速率變快.
3 分類:
1 勻相催化劑:催化劑與反應物為同一相;此反應稱為勻相催化反應c如下表.
反應名稱 化學反應式 勻相催化劑
1過氧化氫分解 2H2O2(aq) → 2H2O(l)+O2(g)
Br-(aq)、Br2(aq)、Fe2+(aq)、 Fe3+(aq) 備
P.120
2酯化 CH3COOH(l)+C2H5OH(l)
→ CH3COOC2H5(l)+H2O(l)
H2SO4(aq)
3甲酸分解 HCOOH(aq) → CO(g)+H2O(l) HCl(aq)、H2SO4(aq)
4鉛室法製硫酸 2SO2(g)+O2(g) → 2SO3(g) NO2(g)
5臭氧層破壞 2O3(g) → 3O2(g) Cl(g)、NO(g) 備
P.120
2 不勻相催化劑:催化劑與反應物為不同相;此反應稱為不勻相催化反應c如下表.
反應名稱 化學反應式 不勻相催化劑
1過氧化氫分解 2H2O2(aq) → 2H2O(l)+O2(g) MnO2(s)
2氧氣製備 2KClO3(s) → 2KCl(s)+3O2(g) MnO2(s)
3哈柏法製氨
備
P.130
N2(g)+3H2(g) → 2NH3(g)Fe(s) 以 K2O(s) 及 Al2O3(s)
輔助催化
4聚乙烯製備 nC2H4(g) → (C2H4)n(s) 附著在 SiO2(s) 上的 CrO3(s)
5接觸法製備硫酸 2SO2(g)+O2(g) → 2SO3(g) Pt(s) 或 V2O5(s)
6工業製氫 H2O(g)+CH4(g) → CO(g)+3H2(g) Pt(s) 或 Ni(s)
7氫化加成 C2H4(g)+H2(g) → C2H6(g) Pt(s) 或 Ni(s)
71
2-3 影響反應速率的因素
汽車使用的觸媒轉化器
哈柏法製氨的催化過程:( 鐵c 氮c 氫)
1 鐵粉將反應物吸附至表面.
2 N2、H2 分解成活潑的 N、Hc與鐵粉形成不穩定的中間產物.
3 N、H 結合成 NH3(g)c並離開鐵粉表面.
不勻相反應中c反應速率與催化劑的表面積成正比c所以催化劑常是粉 末狀或海綿狀.
4 催化劑可能改變產物:
CO(g)+3H2(g)
Ni
(s)——————→
100 nCc1 atm CH4(g)+H2O(l)
CO(g)+2H2(g)
Cr
2O
3‧ZnO(s)————————→
400 nCc500 atm CH3OH(g)
5 奈米技術的催化反應:
1 二氧化鈦奈米光觸媒: 備
P.127
1 成分:奈米級的二氧化鈦為主要原料c塗於燈管、口罩織布、牆壁等.
2 原理: 二氧化鈦光觸媒吸收紫外光(UV)後c具有更大的活性c可與週遭 的水分子或氧氣作用c並進而引發一連串的氧化還原反應c而達到 殺菌或除臭的功效.
1 TiO2 吸收紫外光c表面產生電子、電洞.
2
135
O2+e- →.O2
-(超氧陰離子)J 將汙染物的陽離子還原沉澱
H2O+電洞→.OH(氫氧自由基)J 將細菌、有機化合物分解成 H2O、CO2
3 用途:可用於淨化空氣、除臭、殺菌、汙水處理等相關產品.
2 奈米銀觸媒:
1 烯類環氧化:2 +O2
—→ 2 Ag
2 甲醇氧化:CH3OH
—→ Ag +H2
奈米銀亦有除臭、殺菌等功能.
6 生物體內的催化劑:
1 組成:生物體內的催化劑稱為酵素、酶c大多為蛋白質.
2 酶的性質:
1 易受溫度影響:反應溫度在 35 ~ 55 nC 最適當.
2 易受酸鹼值影響:pH=5 ~ 8 間最適宜.
3 具高度專一性: 特定的酶c通常只能催化特定的受質.例如:唾液中含有 澱粉酶c只能催化澱粉分解.
催化劑的效應:
能影響 1活化複合體 2活化能 3反應途徑 4反應級數 5有效碰撞頻率 6速率常數 7反應速率 8產物種類
不影響 1反應能否發生 2分子動能分布曲線 3反應熱 4產率 5平衡常數 6平衡移動 7平衡時各物質濃度(5、6、7見第 3 章)
影響反應速率的因素總整理:
反應速率 b 有效碰撞頻率=碰撞頻率×有效碰撞分率
↓ ↓
溫度 溫度(改變動能分布曲線)
濃度 催化劑(降低活化能)
接觸面積
73
2-3 影響反應速率的因素
下列何者為勻相催化反應?
A以哈柏法製氨c使用鐵為催化劑c氧化鉀、氧化鋁為輔催化劑 B在汽車排氣系統 使用觸媒轉化器 C在鎳粉存在下氫化乙烯 D以雙氧水消毒傷口時c過氧化氫的分 解反應 E氯原子或一氧化氮催化臭氧的分解.