非勻相中反應速率與接觸面積的探討

非勻相中反應速率與接觸面積的探討

明道高中 程明亮

影響反應進行快慢的因素有很多，歸納起來有：反應物 本質、非勻相反應時兩相的接觸面積、反應物濃度、反應時 的溫度、有沒有催化劑等，今天我們要探討反應物一個是固 體，另一個是氣體(因兩者不互溶，稱非勻相)，兩者接觸面 積的多寡，對反應進行快慢有多大的影響？想一想燒紙錢的 時候，當只是不斷冒煙，卻看不到火的時候，為什麼要用一 根棒子或鐵線，把那些重疊在一起的紙張挑開，然後紙錢就 旺旺旺的燒起來了。

原理：

根據碰撞學說，反應物粒子要互相作有效碰撞才能夠產生反 應，在固體與氣體的反應系中，反應速率正比於固體的表面積，所以 只要設法增加固體反應物的表面積，反應速率就可以大幅的提升，今 天我們分別使用兩種固體反應物，第一種是免洗竹筷，第二種是登山 用的附打火石鎂塊，如何使竹筷的表面積增加，是利用美工刀小心的 將竹筷表面削成像聖誕樹的形狀，然後也是利用美工刀，從鎂塊表面 刮下一定量的鎂屑，就可以來進行下面的燃燒試驗了：

竹筷燃燒：(C6H10O5)n + 6nO2 → 6nCO2 + 5n H2O 鎂屑燃燒：2Mg + O2 → 2 MgO

1

材料：

做法：

1. 戴上棉布手套，取 1 支免洗竹筷，利用美工刀，像削鉛筆 一樣，但小心不要讓切開的竹筷表皮與竹筷分離，而是最 後要將竹筷表面削成像聖誕樹的形狀，此步驟可在示範實 驗前先做好。

2. 點燃兩支生日用小蠟燭，固定在桌面上，請兩位同學各拿 為加工竹筷與加工後像聖誕樹的竹筷，分別在各自的燭火 上加熱，比較何者較先燃燒，並先燒完半支竹筷。

3. 利用美工刀在鎂塊表面用力刮出一些鎂屑，集中在準備好

2

3

的A4 紙上，至刮到有些許份量為止(刮鎂屑的步驟，亦可 在示範實驗前先完成)。

4. 將鎂屑從 A4 紙上倒在飲料空鐵罐的罐底平面上，集中像 一座小山丘，點燃酒精燈，仍請兩位同學各拿鎂塊與打火 石，拿鎂塊者將鎂塊用鉗子夾住，在酒精燈上直接加熱，

看看能否燃燒起來，拿打火石者，靠近鐵罐上的鎂屑，用 美工刀與打火石磨擦，利用產生的星星之火，看看能否使 鎂屑燃燒起來，很快的答案就會揭曉—星星之火可以燎 原，火大則不一定管用。

動腦想一想：

1.

2.

想想為什麼？

3.

注意事項：

使用美工刀削竹筷與刮鎂屑時，小心不要割傷手指。

含鎂粉燃燒後的粉末，可加入一些醋將之溶解，再以自來 水稀釋後倒掉。

4