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宣道中學
化學測驗
化學動力學
S.6S
13/10/2008
1.
將一小塊銅（copper）放入 35°
C 的稀硝酸（dilute nitric acid）中，反應進行較慢，有
氣泡（effervescent）產生及生成一藍色溶液。
(a)
寫出銅與稀硝酸反應的離子方程式（ionic equation）。
(b)
試述增加此反應的速率（rate of reaction）的三種方法。
(c)
試述下列的改變，哪個最能增加反應速率（reaction rate）？
(i)
增加酸的濃度一倍
(ii)
增加酸的體積一倍
(iii)
增加溫度一倍
哪個對反應的起始速率並無影響？
2.
某 學 生 在 20°
C 進 行 一 實 驗 ， 以 研 究 硫 代 硫 酸 鈉 （ sodium thiosulphate ） 濃 度
（concentration）對下列反應速率（reaction rate）的影響：
S2O3
2-(aq) + 2H
+(aq)
→
H2O(g) + SO2(aq) + S(s)
該學生按下所列的分量，在類似的燒杯中製備四個硫代硫酸鈉溶液的樣本。他把盛有
樣本 I 的燒杯放在一個黑色 「
「
「
「+」
」
」
」 字記號上，然後加入 20 cm
3的 2 M HCl，並記錄記
號從視線中消失所需的時間 t。他用其餘樣本重複這實驗，所得結果如下：
樣本的成分
樣本
0.1
M 硫代硫酸鈉
溶液的體積 /cm
3水的體積
/cm
3t (s)
1/t /s
-1I
20.0
0.0
37
0.0270
II
15.0
5.0
50
0.0200
III
10.0
10.0
76
0.0133
IV
5.0
15.0
154
0.0065
2
2.
(a)
試解釋下列各題：
(i)
製備樣本 II，III 和 IV 時，須把水加入硫代硫酸鈉溶液中。
(ii)
燒杯須放置在一個黑色十字記號上。
(iii)
t 秒後黑色十字記號會從視線中消失。
(iv)
各樣本中須用相同體積的酸。
1
(b) 繪出所用 0.1 M 硫代硫酸鈉溶液的體積對
t
的座標圖（graph）。
(c)
若把 20 cm
3的 2 M HCl 加入一含有 16 cm
3的 0.1 M 硫代硫酸鈉溶液和 4 cm
3水
的樣本時。試利用你所給繪的座標圖推測記號消失所需的時間。
(d) 硫代硫酸鈉溶液的濃度和反應速率有甚麼關係？試利用所繪的座標圖以解釋你的
答案。
3.
(a)
解釋「速率方程式」（rate equation）、「反應級數」（rate order）和「速率常數」
（rate constant）這些詞彙（glossary）的意思。
(b)
乙酸乙酯（ethyl ethanoate）在酸性水溶液（aqueous acidic solution）中的水解反應
（hydrolysis）可以用以下化學方程式表示：
CH
3CO
2C
2H
5+ H
2O
HCl →
CH
3CO
2H + CH
3OH
以下是此反應在使用不同濃度的氫氯酸（hydrochloric acid）時所得的數據：
時間
使用 0.1 M HCl
時乙酸乙酯的
濃度（mol dm
-3）
使用 0.2 M HCl
時乙酸乙酯的
濃度（mol dm
-3）
0
0.200
0.200
25
0.152
0.115
50
0.115
0.067
75
0.088
0.038
100
0.067
0.022
125
0.051
0.013
(i)
利用以上數據，繪畫乙酸乙酯的濃度對時間的線圖。
(ii) 利用 (i) 的線圖，
(1) 證明乙酸乙酯的反應級數是一級的；
(2) 計算氫氯酸的反應級數。
(iii) 推斷此反應的速率方程式，並計算其速率常數（附上單位）。
(c)
為甚麼在此實驗中不能夠測定水的反應級數？
3
4.
氰化氫（hydrogen cyanide）在水溶液中轉化為甲酸銨（ammonium methanoate）的過程如
下化學方程式所示：
HCN(aq) + 2H2O(ℓ)
→
HCOONH4(aq)
在 330 K 時，該反應的速率方程式（rate equation）是：
t
)]
[HCN(
d
aq
d
−
= 8
×
10
-8[HCN(aq)]
其中 k 以 s
-1為單位。
(a)
計算該反應的半衰期（half-life time）。
4
1.
(a)
2Cu(s) + 8H
+(aq) + 2NO3
-(aq)
→
3Cu
2+(aq) + 4H2O(ℓ) + 2NO(g)
(b)
增加 HNO3 濃度
用銅粉代替銅塊
加熱
(c)
(i)
最能增加反應速率
(ii)
對反應的起始速率並無影響
2.
(a)
(i)
保證每次實驗的溶液體積 (高度) 相同。
(ii)
作為觀察該記號消失所需時間的標準。
(iii)
當生成足夠的一定量膠質硫時，該記號便會從視線中消失。
(iv)
保證每次實驗中 HCl 的濃度相同，唯一的變項是硫代硫酸鈉的濃度。
(b)
(c)
由圖： 1/t = 2.15×
10
-2s
-1所需時間 = 46.5 s
(d) 0.1 M 硫代硫酸鈉的體積與其在混合溶液中的濃度成正比。
1/t 與反應速率成正比。
所以反應速率與硫代硫酸鈉濃度成正比，硫代硫酸鈉濃度愈高，反應速率愈快。
3. (a) Rate equation is an equation that relates the reaction rate to the concentrations of the reactants. Order of a reaction with respect to a reactant refers to the power to which the concentration of the
reactant is raised in a rate equation. The overall order of reaction is the sum of all the powers to which the concentrations of the reactants are raised in the rate equation.
Rate constant is a constant of proportionality between the reaction rate and the concentrations of reactants that appear in the rate equation.
Hence, for the reaction A + B → C, if the rate is first order with respect to A and B, then the rate equation is Rate = k[A][B]. Overall order of reaction is 1 + 1 = 2 and rate constant = k.
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(b) (i) Graph A: [ethyl ethanoate] against time with [HCl] = 0.1 mol dm−3
Graph B: [ethyl ethanoate] against time with [HCl] = 0.2 mol dm−3
(ii) From graph A, it is seen that the half-life is a constant. Hence, the rate of reaction is first
order with respect to ethyl ethanoate. Since HCl is a catalyst, [HCl] is a constant. Let the order of reaction with respect to HCl be a.
Hence, the rate equation is Rate = k[ethyl ethanoate][HCl]a. For the first experiment,
Initial rate, Ri1 = k[0.200][0.1]a = slope of graph A at t = 0 min = 1.9 × 10−3 mol dm−3 min−1 For the second experiment,
Initial rate, Ri2 = k[0.200][0.2]a = slope of graph B at t = 0 min = 3.8 × 10−3 mol dm−3 min−1 2 1 i i R R : a a 2 . 0 1 . 0 = 3 3 10 8 . 3 10 9 . 1 − − × × ⇒ a = 1
(iii) Rate equation: Rate = k[ethyl ethanoate][HCl]
Rate constant, k = [HCl] 2 In 2 1 t = 62 0.1 2 In × = 0.112 min− 1
(c) Water is used as a solvent , so its concentration is very high and remains approximately constant as the reaction proceeds.
