2－1　反應速率　反應速率

2 － 1 　反應速

率

2-1 反應速率

r ＝

1.定義：單位時間內反應物的消耗量或產物的產量，

稱為反應速率（ r ）。

一、反應速率的定義及測量

（配合翰版課本 P.44 ～ P.50 ；講義 P.47 ）

2-1 反應速率

測濃度

A ，寫成 r_A 或 － ，

Δ [A]

Δ t

其值＝

2.測量：以 aA_(g) ＋ bB_(g) → cC_(g) ＋ dD_(g) 為例

其值＝－ [A]₂－[A]1

t₂－t1

Δ [C]

Δ t

C ，寫成 r_C 或

， [C]₂－[C]1

t₂－t1

2-1 反應速率

(1)

反應物的量會愈來愈少，算出來的反應速率也為

(2)

此反應的速率可以任一者來計算。

測壓力 B ，寫成 r_B 或 － ， 其值＝－

D ，寫成 r_D 或 ， 其值＝

Δ P_D Δ t

P_D2－PD₁

t₂－t1

Δ P_B Δ t

P_B2－PB₁

t₂－t1

Δ P_B Δ t Δ [A]

Δ t

2-1 反應速率

① r^A ： r_B ： r_C ： r_D ＝ a ： b ： c ： d

（係數比）

② rA ＝ r_B ＝ r_C ＝ r_D

(3)反應速率與係數的關係：每消耗 a 莫耳 A ，必

b 莫耳 B 反應， c 莫耳 C 及 d 莫耳 D 生 成，故 A 的反應速率是 B 的 倍，是 C 的 倍，是 D 的

倍。 亦即：

2-1 反應速率

3.平均速率與瞬時速率：

以 2H₂O_2(aq) → O_2(g) ＋ 2H₂O_() 為例。

2-1 反應速率

r ＝－ ＝ 0.078 M/min

(1)平均反應速率：任一段時間 Δt 所測得的速率，稱 為該段時間的平均反應速率

r ＝－ ，在 t ＝ 0 ～ 10 間

(2)瞬時反應速率：在任一瞬間時，即 Δt 趨近於 0 時所測得的速率，稱為該瞬間的瞬時反應速率。

r ＝ t

] O lim_{t 0} [H^{2 2}

 





－

2-1 反應速率

① 在 t ＝ 5 瞬間， r ＝ ＝ 0.066 M/min

②

在 t ＝ 0 的瞬時反應速率

速率。

r ＝ ＝ 0.19 M/min

2-1 反應速率

4.反應速率的觀察：

顏色

反應前、後若有顏色變化，可觀察顏色改變

（最明顯者）的快慢來判斷反應速率

N₂O_4(g)（無色）→ 2NO_2(g)（紅棕）

測 NO： ₂ 顏色的變化



2-1 反應速率

壓力或 體積

(1)若有氣體時，可測氣體在定壓下之體積變 化，或測定容下之壓力變化

(2)

氣體反應物係數和＝氣體產物係數和者，

因總壓或總體積不變，此法不適用 H_2(g)＋ I_2(g) → 2HI_(g)

：

：

① CaCO3(s) → CaO_(s) ＋ CO_2(g)

② N^2(g) ＋ 3H_2(g) → 2NH_3(g)

2-1 反應速率

沉澱

反應系中有沉澱生成者，可測其沉澱量之增加速率 AgNO_3(aq) ＋ NaCl_(aq) → NaNO_3(aq) ＋ AgCl_(s)（白 色） 測 AgCl_(s)

沉澱量變化

pH 值

反應系中有酸鹼變化者，可用指示劑、 pH 值觀察 或測定溶液反應速率

CH₃COOH_()＋ C₂H₅OH_() →

酸性 中性

　　　　　　 CH₃COOC₂H_5() ＋ H₂O_()

：

：

2-1 反應速率

導 電 度

反應前、後若離子濃度改變，可測溶液導電度的變 化

Ba(OH)_2(aq) ＋ H₂CO_3(aq) → BaCO_3(s) ＋ 2H₂O_()

可導電　　可導電　　 不導電　 不 導電

氣 泡

在液相反應中，若能產生氣體，可觀察氣泡產生的 快慢判斷反應速率

(1) CaCO_3(s) ＋

2HCl

2CH

COOH

Ca(CH₃COO)_2(aq) ＋ H₂O_()＋ CO_2(g)↑

：

在 727 ℃ 下，於 11.2 L 的容器內充入 5.6 mol 丙烷 及

足量的氧氣，點火後， 20 s 時丙烷完全燃燒。回答下 列問題：

(1) 丙烷的平均消耗速率為多少 M/s 、 atm/s ？ (2) － ： ＝？

(3) 設 X_r ＝ Y_r ，則 X ： Y ＝？

範例 1 　反應速率

－ ＝ ＝ 2.05 atm/s

(1) ＝ 0.025 M/s

(2) C₃H_8(g) ＋ 5O_2(g) → 3CO_2(g) ＋ 4H₂O_(g)

故知 － ：

＝ 5 ： 3

(1) 0.025 ， 2.05 (2) 5 ： 3 (3) 5

3H₈ ＝ r_O

2 

X ： Y ＝ ： ＝ 5 ： 1

壓力變化 ΔP ＝ ＝ ＝ 41 （ atm ）

範例 1 　反應速率

類題 1

(D) 消耗 0.5 atm 氮時，氫消耗 1.5 atm ，產 生氨 1 atm ，故總壓減少 1 atm 。

定溫下，下列對於 N2(g)＋3H2(g) → 2NH_3(g) 反應速率之 各項敘述，何者正確？

(A)－ [N ]² t Δ

Δ ＝2 [NH ]³ t

Δ

Δ (B) r_H2：r_NH3＝3：2 (C) 1

2 r_N2

＝ 1

1 r_NH3 (D)若每分鐘消耗氮 0.5 atm，則總壓每分鐘 增加 1 atm。

(A) － [N ]² t Δ

Δ ＝ [NH ]³ 2 t Δ

Δ 。

有一反應為 2 甲 _(g) ＋乙 _(g) → 丙 _(g) ＋ 3 丁 _(g) ，甲的濃度與反應時間的關

係圖如右圖。回答下列問題：

(1) 在 0 ～ 20 min 間，甲的平均消耗速 率為多少 M/min ？

(2) 在 20 min 時，丁的生成速率為多少 M/min ？

範例 2 　反應速率

＝ ×0.2 ＝ 0.3 （ M/min ）

＝ （－ ）

＝ ＝ 0.2 M/min

(1) － ＝ ＝ 0.4 M/min

(2) 瞬時速率為 斜率的絕對值

範例 2 　反應速率

(1) 0.4 (2)

類題 1

已知右列反應 A(g)＋B(g) 3C_(g) 的總壓變化如右圖所示。在 2 ～ 5 s 間，C 的平均生成速率為多少 atm∕ s？

A_(g) ＋B(g) 3C_(g)

－1 atm －1 atm ＋3 atm

總壓（Pt）增加  3－（1＋1）＝1（atm）

4

t Δ

Δ ＝3 P^t t Δ

Δ ＝3（7 3 atm 5 2s

－

－ ）＝4 atm/s

下列各反應，何者可以用（　）內的變化來測定反應快 慢？

(A) N₂O_4(g) → 2NO_2(g) （顏色）

(B) CaCO_3(s) → CaO_(s) ＋ CO_2(g) （總壓）　

(C) H₂CO_3(aq) ＋ Ca(OH)_2(aq) → CaCO_3(s) ＋ H₂O_() （導電 度）　

(D) AgNO_3(aq) ＋ NaCl_(aq) → AgCl_(s) ＋ NaNO_3(aq) （沉澱量）

範例 3 　反應速率的觀測

(A) NO₂ 為紅棕色。

(B) 總壓增加。

(C) 反應物為電解質，產物不導電。

(A)(B)(C)(D)

(E) 各物質均無色。

範例 3 　反應速率的觀測

類題 1

在定溫、定容時，下列反應中何者能用總壓變化來測 其反應速率？

(A) CO_(g) ＋ NO_2(g) → CO_2(g) ＋ NO_(g) 　 (B) N₂O_4(g) → 2NO_2(g) 　

(C) N_2(g) ＋ 3H_2(g) → 2NH_3(g) 　 (D) H_2(g) ＋ I_2(g) → 2HI_(g) 　

(E) 2NO兩邊氣體係數和不相等時，總壓會變化。_(g) ＋ 2H_2(g) → N_2(g) ＋ 2H₂O_(g) 。 (A)(D) 不變。 (B) 增加。 (C)(E) 減少。

2-1 反應速率

1.意義：反應速率與反應物濃度（壓力）有關，可用 數學關係式表示，此即速率定律，或稱速率方程式

，只能由實驗求得！

2.範例：以下列反應為例，觀察反應物濃度與 NOCl 生成初速率的關係。

2NO_(g) ＋ Cl_2(g) → 2NOCl_(g)

二、速率定律

2-1 反應速率

實驗 次數

反應物初濃度（ M ）

NOCl 生成的 初速率（ M/

[NO] [Cl₂] s ）

1 1.25 × 10 ^{－ 2} 2.55 × 10 ^{－ 2} 2.27 × 10 ^{－ 5} 2 1.25 × 10 ^{－ 2} 5.10 × 10 ^{－ 2} 4.55 × 10 ^{－ 5} 3 2.50 × 10 ^{－ 2} 2.55 × 10 ^{－ 2} 9.08 × 10 ^{－ 5}

× 2

× 4

× 2

× 2

24

2-1

24

反應速率

基礎化學 (三 ) 全　互動式教學講義

 ＝ k[NO]²[Cl₂]¹

k 為速率常數

(1)由實驗 1 、 2 知，當 [NO] 固定，反應速率和 [Cl₂]

成正比   [Cl₂]

(2)由實驗 1 、 3 知，當 [Cl₂] 固定，反應速率和 [NO]² 成正比   [NO]²

(3)由 (1) 、 (2) 知，  [NO]²[Cl₂]

反應級數反應總級數＝ 1 ＋ 2 ＝ 3 級

2-1 反應速率

① 也可寫為 r ＝ k[NO]²[Cl₂] ，但此種寫法無法得知 是用哪一個物質來測量速率。

②

濃度的次方稱為反應級數。在此反應中：

對 Cl₂ 而言為 1 級 對 NO 而言為 2 級

對總反應而言為 1 ＋ 2 ＝ 3 級

2-1 反應速率

3. 反應式與速率方程式的關係：

速率方 程式

r ＝ k[A]^m[B]ⁿ r ＝ kP_A^mP_Bⁿ

① m 不一定等於 a ， n 不一定 等於 b ，須由實驗求得

② m 、 n 可以為整數、非整數或 0

k 的 單位

－ ＝ k[A]^m[B]ⁿ

＝ k(M)^m(M)ⁿ， k 的 單位

 (M)^{1－ (m ＋ n)} / 時間

－ ＝ kP_A^mP_Bⁿ

＝

k(atm)^m(atm)ⁿ， k 的

(1) 對任一反應式 aA ＋ bB → cC ＋ dD

影響 k 值的因素反應物本性、溶劑種類、溫度及催化劑。

2-1 反應速率

(2) 反應級數與速率的關係：

反應級數愈大，表示反應速率受該成分濃度之影響 愈大，但速率不一定愈快。

設 r ＝ k[A]^m ，若 [A] ＞ 1 ， m 愈大，則 r 愈大

若 [A] ＜ 1 ， m 愈大，則 r 愈小

若 [A] ＝ 1 ， m 愈大，則 r 不變

2-1 反應速率

(3) 速率方程式間的關係：

①

不論用何物來表示某反應之速率方程式，

[ ]

[ ]

均相同，只有 k 值不一樣！

②

k

： k

： k

： k

＝ a ： b ： c ： d ，

即反應式之係數比。

在 1100 K 時，改變 H₂ 、 NO 之濃度，測定下列反應 H₂ 的消 失速率，結果如右表。

2H_2(g) ＋ 2NO_(g) → 2H₂O_(g) ＋ N_2(g) 回答上述反應的下列問題：

(1) 速率方程式為何？

(2) 速率常數為何？

(3) 反應級數為何？

(4) 若氣、一氧化氮的初濃度分別為氫氫 氫 氫 氫 氫 氫 氫 氫 氫 氫 氫 氫 氫 4 M 、 5 M 時，氮的生成速率為何？

實驗 編號

反應物初濃 度（ M ）

（ M/s ）

H₂ NO

1.00 6.00 1.8 × 10 ^{－ 4} 2.00 6.00 3.6 × 10 ^{－ 4} 3.00 6.00 5.4 × 10 ^{－ 4} 6.00 1.00 3.0 × 10 ^{－ 5} 6.00 2.00 1.2 × 10 ^{－ 4} 6.00 3.00 2.7 × 10 ^{－ 4}

（以－ 表示）

範例 4 　速率定律

(1) 由實驗 、 知，當 [NO] 固定，反應 速率和

[H₂] 成正比  －  [H₂]

由實驗 、 知，當 [H₂] 固定，反應速率 和

[NO]故－  [H² 成正比  －  [NO]₂][NO]²  － ＝² k[H₂][NO]²

(2) 代入實驗 數據， 1.8 × 10 ^{－ 4} M/s ＝ k × 1 M × (6 M)² ， k ＝ 5 × 10 ^{－ 6} （ 1/M² s ）

範例 4 　速率的觀測

(1) －　　 ＝ k[H

][NO]

(2) 5 × 10

（ 1/M

s ） (3) 3

(4) 2.5 × 10

M/s

(3) 1 ＋ 2 ＝ 3

(4) － ＝ 5 × 10 ^{－ 6} 1/M² s × 4 M × (5 M)²

＝ 5 × 10 ^{－ 4} M/s

＝ （－ ）＝ × 5 × 1 0 ^{－ 4}

　　　＝ 2.5 × 10 ^{－ 4} (M/s)

範例 4 　速率的觀測

類題 1

若 2A(g)＋B(g) → 3C_(g)＋2D(g) 之速率方程式為－ [A]

t Δ

Δ

＝k[A][B]，則－ [B]

t Δ

Δ 等於下列哪一式子？

(A) k[A][B] (B) k

2 [A][B] (C) k[A]²[B]

(D) k[A]² [B]

1

2。

－ [B]

t Δ

Δ ＝1

2（－ [A]

t Δ

Δ ）＝1

2（k[A][B]）＝k

2 [A][B]

(B)

類題 2

某反應的速率方程式為 r＝k[A]^－1[B][C]²。下列對於此 反應的敘述，何者正確？

(A)為一級反應 (B) A 的濃度愈大，反應速率愈快 (C) B 的濃度愈大，反應速率愈快 (D) C 濃度對反 應速率的影響比 B 為大 (E) k 氫 與反應物的濃度有 關。

類題 2

(C)(D)

(B) A 的級數為－ 1 次方，故 A 的濃度愈大，反 應

　 速率愈慢。

(C)(D) B 的濃度若變為兩倍，反應速率變為兩倍

，

　　 而 C 的濃度變為兩倍，反應速率變為四 倍。

(E) k 與濃度無關。

A_(g) ＋ 3B_(g) → 2D_(g) 反應的速率方程式為 r ＝ k[A][B]² 。 在反應前，容器中有 2 mol A 、 1 mol B ，當反應發生時

，速率為 r₁ 。回答下列問題：

(1) 若在反應前再加入 3 mol B ，並保持溫度與總壓不變

，則反應速率為 　　　 　 r₁ 。

(2) 若在反應前再加入 3 mol He ，並保持溫度與總體積 不變，則反應速率為 r₁ 。

範例 5 　濃度對反應速率的影

響

(1) 總莫耳數變為 ＝ 2 （倍），

而溫度、總壓不變，故容器體積變為 2 倍。

＝ ＝ 2

(2) He 不與 A 、 B 反應，而容器體積亦不變，即 A 、 B 的濃度不變，故反應速率不變。

(1) 2 (2) 1

範例 5 　濃度對反應速率的影

響

類題 1

(A) 1 (B) 1

3 (C) 1

4 (D) 4

9 。

已知 4HBr_(g) ＋ O_2(g) → 2H₂O_(g) ＋ 2Br_2(g) 的速率方程式 為 r ＝ kP_HBrP_O

2 。在 400 ℃ 時，容器內含 3 莫耳 HBr

及 1 莫耳 O₂ ，測得總壓為 1 大氣壓，而反應發生 時，速率為 r₁ 。溫度不變下，若在反應前又加入 8 莫 耳 He ，測得總壓為 2 大氣壓，則反應發生時，速率

為

r₁ 的多少倍？

類題 1

加入 He 後，HBr、O2 的分壓分別為 2 × 3

3 1 8＋＋ 大氣壓、2 × 1

3 1 8＋＋ 大氣壓

(D)

3 1＋ 大氣 壓、1× 1

3 1＋ 大氣壓。

 ²

1

r

r ＝

6 2 12 12

3 1 4 4



 ＝4 9

2-1 反應速率

1.各級反應特性之比較：

三、一級反應與二級反應

； 講義

P.52 ）

零級反應 一級反應 二級反應 速率方程式 r ＝ k[A]⁰ r ＝ k[A]¹ r ＝ k[A]² 速率 - 濃度

關係圖 濃度 - 時間 關係圖

2-1 反應速率

零級反應 一級反應

特 色

等時間、等變化量

（等差） 等時間、等變化率

（等比）

時間 0 5 10 15 [A] 10 8 6 4

時間 0 5 10 15 [A] 16 8 4 2

5 5 5 5 5 5

－ 2 － 2

－ 2

2

1

2

 1

2

 1

2-1 反應速率

二級反應

特 色

① 時間差成等比

，濃度成等比

② 等時間，濃度 的倒數成等差

時間 0 2 6 14 [A] 20 10 5 2.5

時間 0 2 4 6

1/

[A] ^{1/20 1/10 3/20 1/5}

2 4 8 2 2 2

2

 1

2

1

2

 1 2

 1

2

 1

2

1

2-1 反應速率

零級反應 一級反應 二級反應 半生期

實例

在金屬表 面進行的 反應通常 為零級反 應

(1) 2H₂O_2(aq) → 2H₂O_()＋ O_2(g) r ＝ k[H₂O₂] (2) 2N₂O_5(g) →

4NO_2(g)＋ O_2(g) r ＝ k[N₂O₅]

(1) 2NO_2(g) → 2NO_(g) ＋ O_2(g) r ＝ k[NO₂]² (2) 2HI_(g) →

H_2(g)＋ I_2(g) r ＝ [HI]²

2

t1

2k [A]₀

k 693 .

0

]0

A [ k

1

2-1 反應速率

零級反應 一級反應 二級反應

實例

N₂O_(g)

N_2(g)＋ O_2(g)

r ＝ k[N₂O]⁰

(3) SO₂Cl_2() → SO_2(g)＋ Cl_2(g) 　 r ＝

k[SO₂Cl₂]

(4)

核衰變反應

(3) NO_(g)＋ O_3(g) → NO_2(g)＋ O_2(g) r ＝ k[NO][O₃]





 

Au

12

2-1 反應速率

① 零級反應的半生期與初濃度成正比：

② 一級反應的半生期與反應物的濃度無關：

③ 二級反應的半生期與反應物的初濃度成反比：

2.半生期與一級反應的計量：

(1) 半生期：

反應物的量變為原來一半所需的時間，

稱為半生期，以

在核衰變中，半生期又稱為「半衰期」。

 

12

A 0

t ＝ 2k

12

0.693 t ＝ k

 

12

0

t 1

＝k A

12

t

2-1 反應速率

(2) 一級反應計量：反應物原來的量為 N₀ （粒子數

、莫耳數、濃度、壓力），單位時間 t ，經過 T 時間後，反應物的量為 N ，則：

N ＝ N

（剩餘率）

或 N ＝ N

（

）

2-1 反應速率

(3) 半生期的應用  推斷生物體存在年代

①生物體中含有 ¹²C 、 ¹³C 及微量的放射性同位 素 ¹⁴C ， ¹⁴C 的半生期為 5730 年。

②當生物體死亡後，因不再攝取含碳物質，原有 的 ¹⁴C 會衰變，含量逐漸降低，因此，可根 據死亡生物體內 ¹⁴C 的剩餘率，推斷其存在 年代。

在定溫、定壓下， A_(g) 在容器內發生分解反應， A_(g) 的濃度變化與時間之關係如下表所示。回答下列問題

：

(1) 本反應的反應級數為何？

(2) 本反應的半生期為多少分？

(3) 在 150 分時， A 的濃度為多少 M 時間（分） 0 30 60 90 [A] （ M ） 20 10 5 2.5

範例 6 　由濃度與時間的關係判斷反應的級數

(1)(2) 每隔 30 分， A 的濃度變為一半，故為一 級反應，而半生期即為 30 分。

(1) 1 (2) 30 (3) 0.625

M ； 150 分時， A 的濃度為 × × 2.5 M

＝ 0.625 M 。

範例 6 　由濃度與時間的關係判斷反應的級數

類題 1

笑氣在金粉上熱分解的反應為 N2O_(g) ^Au N_2(g)＋1 O_2(g)。在定溫、定壓下，取 0.1 M 笑氣做分解實驗，所2 得數據如下表所示。該反應的反應級數、速率常數分別 為何？

時間（min） 0 20 40 60 [N₂O]（M） 0.1 0.08 0.06 0.04

0.1 0.08 M

r k 0.001M/min

20 0 min (－)

＝＝＝(－)

每隔 20 分， N₂O 分解 0.02 M ，故為零級反應。

已知 N₂O_5(g) → 2NO_2(g) ＋ O_2(g) 為一級反應，若在 定溫的密閉容器中置入 100 mmHg N₂O₅ ，經過 120 分後，測得該容器內氣體的總壓增為 154 mmHg ，則 N₂O₅ 每小時的分解百分率為何？

21

N₂O_5(g) → 2NO_2(g) ＋ O_2(g)

初始 100 0 0

反應　－ x 　 ＋ 2x ＋ x 　

平衡 100 － x 　 2x

範例 7 　一級反應的特性（進

階）

在 120 分時

時間（分） 0 60 120

N₂O₅ 分壓（ mmHg ） 100 80 64

× 0.8

× 0.8

故 N₂O₅ 每小時的分解百分率為

∴ x ＝ 36 mmHg ，

N₂O₅ 的分壓為 100 － 36 ＝

64 0 分時， N（ mmHg ）₂O₅ 的分壓為 100 mmHg ，因為該反 應為一級反應，可推得在 60 分時， N₂O₅ 的分 壓為 80 mmHg

總壓＝（ 100 － x ）＋ 2x ＋ x ＝ 154 （ mmHg ）

範例 7 　一級反應的特性（進

階）

類題 1

等時間、等變化率，為一級反應，即 r ＝ k[A] 。 當 A 有 90 ％ 水解時， A 的濃度變為最初之 0.1 倍，故反應速率亦變為 0.1 倍。

化合物 A 之水解反應，其實驗數據如下：當 90 ％ 的 A 水解時，其反應速率變為最初速率的多少倍？

時間（分） 0 1 2 3 4 5 6

化合物之濃度

（ M ） 10.0 8.0 6.4 5.12 4.1 3.28 2.62

× 0.8

時間（分） 0 1 3 6

A 之濃度

（ M ） 10.0 8.0 5.12 2.62

× 0.8 × 0.8 × 0.8 × 0.8 × 0.8

0.1

放射性物質每秒衰變的次數稱為「活性」，單位為貝 克（ Bq ），放射性物質濃度的比值可以活性的比值 表示。某古物所含 ¹⁴C 的活性為 0.0633 Bq ，而目 前 ¹⁴C 的活性為 0.253 Bq ，已知 ¹⁴C 的半生期為 5730 年，該古物的存在年代距今多少年？

＝ ＝（ ）

N ＝ N₀ （ ）  ＝（ ）

範例 8 　核衰變

類題 1

日本福島核電廠以鈾 -235 為燃料棒的原料，含極少 數劇毒的鈽 -239 ，兩者在分裂的過程中均會產生碘 - 131 及其他有害的放射性元素。科學家認為，這類核 廢料的放射性活性會在二十個半生期後降至安全值。

已知碘 -131 的半生期為 8 天，則至少需多少天，

碘 -131 的活性才會降至安全值以下？

160

2-1 反應速率

1. 意義：反應發生的步驟，稱為反應機構。許多化學 反應是分成幾步較簡單的反應而逐步完成。

四　反應機構（補充課程）

2. 範例： 2A→B ＋ C 反應分成 兩步完成，反應機構如右圖。

說明：

(1) 速率決定步驟：

① 速率最慢的反應稱為速率決定步驟，又稱為

2-1 反應速率

(2) 全反應：將反應機構中的反應式相加，可得全反 應。

③ 在速率決定步驟中，反應的級數就是係數  在此例中 r ＝ K[A][E]

對一步完成的反應而言，本身就是瓶頸 反應，故反應的級數就是係數。

② 瓶頸反應的速率決定了整體反應速率，亦即

，整體反應的速率就是瓶頸反應的速率。

A ＋ ＼E → B ＋ ＼D

＋） A ＋ ＼D → ＼E ＋ C 2A → B ＋ C

2-1 反應速率

(3) 中間物及催化劑

(4) 在反應機構的每個步驟中，通常為兩個分子的碰 中間物  D ：在某步驟生成，但在其後的步驟

又反應而消失，且不出現在全反 應式中的物質。

催化劑  E ：在某步驟參與反應而消失，但 在其後步驟又生成，且不出現在 全反應式中的物質。







範例 9 　反應機構

某反應分三步驟完成，其反應機構如下：

A ＋ B→2D （慢）； D ＋ E→C （快）；

A ＋ D→C ＋ E （快）

回答下列問題：

(1) 寫出該反應的反應式。

(2) 寫出速率決定步驟的速率方程式。

(3) 中間物與催化劑分別為何？

(1) A ＋ B → 2＼D ＼D ＋ ＼E → C

＋） A ＋ ＼D → C＋＼E 2A＋B → 2C

範例 9 　反應機構

＋ B→3C (2) r ＝ [A][B] (3) D

係數即反應的級數，故 r ＝ [A][B] 。

(3) 中間物：先生成，後消失，即 D 。催化劑：

先消失，後生成，即 E 。

類題 1

已知 2A_(g) → B_(g) ＋ C_(g) 反應為一步驟完成。寫出該 反應的速率方程式。

r ＝ k[A]

對於一步驟完成的反應而言，本身就是瓶頸反 應，故反應的級數就是其係數。

2 － 2 　碰撞理

論

2-2 碰撞理論

1.內容：反應物的粒子必須互相碰撞才可能發生化 學反應。

2.重點：

(1) 化學反應為何發生。

(2) 如何進行。

(3) 反應物如何變成產物。

(4) 能量如何變化。

動畫：碰撞學說的內容

2-2 碰撞理論

1.意義：

一、有效碰撞

(1) 反應物粒子互相碰撞並不一定就能發生反應，

能 發生反應的碰撞稱為有效碰撞，即使碰撞

(2)

單位時間內，有效碰撞的次數愈多，反應速率

愈快。

2-2 碰撞理論

①低限能：能使反應發生所需最低的

動能，稱

②碰撞粒子的動能必須超越低限能，才可能產 生有效的碰撞。

2.條件  須同時滿足

(1)

碰撞粒子的能量要超越低限能。

2-2 碰撞理論

(2)

碰撞的位向要正確。即使碰撞粒子的動能已超

：NH^3(g) ＋ HCl_(g) → NH₄Cl_(s) 的反應，圖 ( 一 ) 才是正確的碰撞位向。

圖 ( 一 ) 圖 ( 二 ) 圖

下列關於碰撞學說的敘述，何者正確？

(A) 反應物粒子必須互相碰撞才可能發生化學反應　 (B) 反應物粒子間的碰撞，大部分為有效的碰撞　 (C) 只要 反應物粒子的動能超過低限能，就能產生有效的碰撞　 (D) 只要粒子間的碰撞位向是正確的，反應就能發生　 (E) 粒子間若產生有效的碰撞，反應就能發生。

(B) 不一定，要看是何種反應。

(A) (E)

碰撞位向是正確的，這種碰撞才是有效 的，反應才可能發生。

範例 1 　有效碰

撞

下列哪一個因素不會影響單位時間內反應物的有效碰 撞次數？

(A) 反應物的動能　 (B) 碰撞的方位　 (C) 反應物的粒 子數　 (D) 反應熱。

動能愈大（超越低限能）、碰撞位向正確、粒子 數愈多（濃度愈大），則單位時間內反應物的有 效碰撞次數愈多，反應速率愈快。

類題 1

Br 撞在一起才可能結合，而 NO 間則要避免碰 撞，故選 (C) 。

參考下列反應及其反應粒子碰撞示意圖：

2BrNO_(g) → 2NO_(g) ＋ Br_2(g)

(C)

類題 2

其反應過程中有效的碰撞位向，最可能為下列何者？

(A) (B) (C)

2-2 碰撞理論

1. 粒子動能分布曲線圖

：

二、粒子動能分布曲線圖與反應位能圖

（配合翰版課本 P.58 ～ P.60 ；講義 P.6 0 ）

(1) 將粒子數與其所對應的能量作圖，其圖形稱為 粒子動能分布曲線圖。

2-2 碰撞理論

(2) 若超越低限能（ E_a

）的分子數愈多，則有效

2-2 碰撞理論

2.反應位能圖：

2-2 碰撞理論

(1)

活化複合體：

① 當反應粒子發生有效碰撞瞬間，會生成一種

高 位能、極不穩定的物質，稱為活化複合體。在

② 活化複合體是一種不穩定的物質，不是立刻變 成產物，就是又變回原先的反應物。

分兩步驟完成的反應，有兩個 活化複合體。

2-2 碰撞理論

① 定義：

差，即一般所謂的活化能（ E_a ）。

逆反應活化能：活化複合體與產物的位 能差。

　 活化能的大小與反應物的本性有關。

② 意義：

為發生有效碰撞的粒子必須克服的能量障

礙。當碰撞粒子的動能超越低限能時，才能克服

74

2-2

74

碰撞理論

基礎化學 (三 ) 全　互動式教學講義

無法得知活化複合體、反應物及產物的真正能量，

只

能得知三者之間的相對大小。

活化能愈小的反應，速率常數愈大，反應速率愈快

；

。

2-2 碰撞理論

反應熱與溫度有關，活化能與溫度無關（溫度變化不 大時）。

可由活化能求反應熱，但反應熱與活化能無關。

不可以由反應熱判斷反應能否自然發生及反應速率快 慢。

③ 由活化能求反應熱（ ΔH ）：

ΔH ＝產物熱含量－反應物熱含量

＝正反應活化能（ E

）－逆反應活化能（ E

r

）

重要觀 念

位能不等於熱含量，但在高中階段，兩者可視為相等。

2-2 碰撞理論

(3) 實例： CO 與 NO₂ 反應，生成 CO₂ 、 NO ， 其活化複合體及反應位能圖如下所示。

CO_(g) ＋ NO_2(g) ^{→ 　　　　 →} CO_2(g)

＋ NO_(g)

H_2(g) ＋ I_2(g) → HI_(g) ＋ 2.0 千卡。

問：

下列熱化學反應式的反應過程，可以 右圖表示。

(1) 上式的反應熱相當於右圖 A 、 B 、 C 中之何者？

(2) 此反應的活化能為 20 千卡 / 莫耳，若反應沿逆 反應

HI → H₂ ＋ I₂ 進行時，其活化能應為多少 千卡 / 莫耳？

12

12

12

12

範例 2 　反應位能

圖

(2) ΔH ＝正反應活化能（ E_af ）－逆反應活化能（ E_a

r ）

(3) 沿逆反應進行時，反應熱異號。

(4) 之活化能較小，反應速率較快。

－ 2 ＝ 20 － E_ar ， E_ar ＝ 22 （千卡 / 莫耳）

(1) B (2) 22 (3) 2 (4)

範例 2 　反應位能

圖

類題 1

已知 2A ＋ B → 3C 之活化能為 20 kcal ，而 ΔH ＝－ 30 kcal 。下列有關此反應之敘述，何者正確？

(A) 正反應較逆反應容易進行　 (B) 逆反應之活化能為

－ 10 kcal (C) 只要提供 20 kcal 之熱量，反應就可發 生　 (D) 活化複合體之能量為 20 kcal (E) 產物之熱 含量較反應物低 20 kcal 。

(A)(B) ΔH ＝正反應活化能（ E_af ）－逆反應活化能 　　　（ E_ar ）－ 30 ＝ 20 － E_ar ， E_ar ＝ 50 （ kca

l ）

　　　即正反應之活化能較小，故正反應較易進 　　　行。

(C) 不能由反應熱判斷反應能否發生。

(D) 只能知活化複合體與反應物的位能差為 20 kcal

。

(A)

類題 1

下列四個圖表示四種不同的反應，在同溫時，其粒子動 能的分布也相等，可是每一反應所需低限能 (E_a) 不同。

哪一個反應最快？

(A) (B) (C) (D)

低限能愈小者，超越低限能的粒子愈多，單位時 間內的有效碰撞次數愈多，故反應速率愈快。

範例 3 　粒子動能分布曲線

下列有關粒子動能分布曲線的敘述，何者正確？

(A) 粒子的動能小於低限能　 (B) 低限能小於平均動能 (C) 低限能位於曲線的最高點　 (D) 小於低限能的粒 子，僅有少數可產生有效的碰撞　 (E) 超越低限能的粒 子愈多，反應速率愈快。

(B) 低限能可能大於平均動能。

(C) 多在曲線最高點的右側或左側。

(D) 無法產生有效的碰撞。

(E)

類題 1

2 － 3 　影響反應速率的因

素

2-3 影響反應速率的因素

r ＝ k × [ 反應物 ]^m × 接觸 面積

①反應物本質 　

②溫度

③催化劑

④濃度（壓力）

⑤不勻相反應

2-3 影響反應速率的因素

2.說明：多數的化學反應涉及鍵的生成與破壞，而鍵 的特性取決於物質的本性，故反應速率與反應物的 1.

速率與反應物的本質有關：例如鋅及鉛分別與鹽酸

反應。

一、反應物的本質

▲ 鋅及鉛與鹽酸反應產生氫氣

2-3 影響反應速率的因素

3.鍵的影響：

(1)

鍵的破壞或生成較少者，反應較快：

速　率 種　類 實　例 說　明

1 中和 H ^＋_(aq)＋ OH ^－_(aq)

→ H₂O_() 約 10 ^{－ 7} 秒就完成 2 錯離子 Ag ^＋_(aq)＋ 2NH_3(aq)

→ Ag(NH₃)₂^＋_(aq)

較中和慢，因為 NH₃ 為電中性

3 沉澱 Ag ^＋_(aq)＋ Cl ^－_(aq) →

AgCl_(s)

涉及結晶排列，多 些時間