課程名稱:反應速率 課程名稱:反應速率
編授教師:
中興國中 楊秉鈞
反應速率
反應速率
:反應速率
( 1 )意義:化學反應的 程度。
反應花的時間少者,反應 。 反應花的時間多者,反應 。 ( 2 )反應速率表示法:
單位時間內反應物 的量
單位時間內生成物 的量 ( 3 )反應速率的單位:
減少 增加
D C
B
A
t D]
[ t
C]
[ t
B]
[ - t
A]
[ R -
反應速率
時間 ...
質量 或
時間 莫耳濃度
或 時間
莫耳
快慢
快 慢
t R 1
值大
R
值小
R
化學反應的快慢
煙火爆炸 一瞬間
鐵銹
一段時間
銅綠
比鐵生銹久 鐘乳石、石筍
數千年
影響
反應速率的因素
討論一 物質本性與反應速率
實例討論
:( 1 )鐵在空氣中容易與氧作用而生銹;而黃金則不會與氧作用。
( 2 )鈉、鉀較鎂、鋁、鐵、銅等金屬,容易與水反應
能說明 因素影響反應速率(
)
物質本性 活性大者,反應快
埃及黃金古物 日常生活中鐵的生鏽
討論二 濃度與反應速率
實例討論
:( 1 )線香在純氧中的燃燒比在空氣中燃燒 。
( 2 )二鹽酸與等量大理石反應,濃度大的鹽酸產生 CO2 速率 。 能說明 因素影響反應速率( )
快 劇烈
在空氣中 在純氧中 鹽酸濃度小 鹽酸濃度大
濃度 濃度大者,反應快
(媒體: 1
, 1’35” )
CO2
CO2
劇烈
速率快
討論三 表面積與反應速率
實例討論
:( 1 )竹筷削成等質量的碎竹片後,比較容易點燃 ( 2 )吃火鍋時,總是將肉片切成薄片再燙涮。
( 3 )營火晚會的營火總是把粗木頭放在底部,愈往上木頭逐次變細。
能說明 因素影響反應速率( )表面積 表面積大者,反應快
火柴點竹筷 火柴點碎竹片 火鍋薄肉片 營火木頭排列 火媒棒
(媒體: 1
, 1’30” )
顆粒大小與表面積的關係
:( 1 )討論:邊長 3 公分正方體切成邊長 1 公分之正方體 表面積由 cm2 增加至 cm2 ,増為 倍。
正方體每邊若分割為 n 份,則共可分為 個小立方體,
邊長變為 1/n 倍時,總表面積增為 倍。
( 2 )物質質量相等時,顆粒愈小者,表面積愈 。
質量相等時,表面積大小:水溶液 粉末 顆粒 塊 狀
顆粒大小與表面積的關係
2
2 2
1
54
3 6 6
cm a A
2 2
2 2
162 27
1 6 6
cm a
A
個數
3
9 6
27 1
6
1
2
A A54 162 3
6a2
表面積公式
n3 n
大
> >
A1 A 2
分成 27 小 塊
>
表面積與反應速率圖說
A 大顆粒灰石 B 小顆粒灰石 C 粉末狀灰 石
2 2
2
3
2 HCl CaCl H O CO
CaCO
質量相同
濃度相同
灰石表面積: A < B < C 反應速率: A < B <
C
(媒體: 1, 2’15” )
討論四 溫度與反應速率
實例討論
:( 1 )夏天食物比在冬天容易腐敗。
( 2 )實驗室常以 進行化學反應
能說明 因素影響反應速率(
)
加熱
溫度高者,反應快 溫度
實驗室的加熱 嚴禁煙火
藥品低溫保存
溫水溶解清潔錠快
(媒體: 1, 29” )
實例討論
:( 1 )催化劑:能改變反應速率的物質 (參與反應,但本質不變)
特性 化學反應 。
反應前後性質不變( )。
( 2 )化學上使用的催化劑( )
在高溫高壓下,用 作為催化劑,以氫和氮製備氨氣
雙氧水若加入 ,氧的產生較快。
( 3 )生物體內的催化劑( 、 ) 能說明 因素影響反應速率
討論五 催化劑與反應速率
催化劑
觸媒
3 2O Fe
選擇性
質量不變
MnO2
酵素 酶
g
N
g Fe ONH
gH
2 22
33
2
3 l g
MnO
aq
H O O
O
H
2 22
2 22
2
(媒體: 1, 1’21” ; 2, 2’19” ; 3
, 55’’ )
固態 水溶液 S:
: aq
氣態
液態 :
: g
l
催化劑與反應速率圖說一
aq MnO
H O
lO
gO
H
2 22
2 22
2
催化劑與反應速率圖說二
血液中含有亞鐵的化合物,可催化雙氧水分解
Fe
2O 2
控制變因實驗法
控制變因實驗法
: ( 1 )名詞釋義: :影響反應結果的可能因素,能有許多個。
:實驗中操縱改變的變因,以觀察實驗結果。
每次實驗時只能操縱 個操縱變因。
:實驗中控制不變的變因,能有許多個。
:實驗的結果 ( 2 )控制變因實驗法:
在影響結果的眾多變因中,每次實驗時只改變其中一個變因,
(此時其他變因控制不變),來觀察結果如何受其影響的實驗 方法。
( 3 )實驗規劃:
若欲探討反應物濃度對反應速率的影響 操縱變因 。
應變變因 。 控制變因 。
操縱變因
控制變因
控制變因實驗法
操縱變因 變因
1 控制變因
應變變因
反應物濃度 反應速率
表面積、溫度…
變變因 的影響] [ ] [
視 操縱變因 對 應 實驗目的:
溫度對反應速率的實驗探討
實驗探討
:( 1 )實驗目的:探討溫度對反應速率的影響 操縱變因 。 應變變因 。
控制變因 。 ( 2 )實驗設計:(秒錶反應)
反應:硫代硫酸鈉( )與鹽酸反應,會產生 色 的 沉澱。
規劃:在不同溫度下反應,所產生的黃色硫沉澱蓋住白紙上的 記號所需的時間,換算為反應速率來做比較。
溫度 反應速率
反應物濃度、表面積、物質本性…
黃 硫
錐形瓶下放一張作 十字記號的紙
t R 1
t
反應速率
蓋住沉澱的時間
(媒體: 1
, 4’ )
硫代硫酸根離子
2 3 2
O
S
大蘇打、海波
大蘇打 蘇打
小蘇打
3 2 2
3 2
3
SO
NaCO Na
NaHCO
HCl NaCl SO H O S O
S
Na2S2O3 HCl NaCl SO2 H2O S NaS2 O2 3 HCl NaCl SO2 H2 O S
Na2 2 3 2 2 2 2
易溶 難溶 無色 無色 無色 無色
溫度
時 間
溫度對反應速率的實驗探討
實驗探討
:( 3 )實驗結果:
操縱變因 控制變因 應變變因
時間愈少 溫度愈高 ,
溫度愈高 , 反應速率愈大
反應速率
( 1/t
)
溫度
反應 速率 R 不變的因素
變動的因素 變動的結果
碰撞學說
『碰撞學說』解釋反應速率
碰撞學說:
( 1 )物質由粒子組成,當彼此 碰撞時,產生新物質 ( 2 )有效碰撞條件:
粒子有足夠 。 。
碰撞機會增加,反應速率快(攪拌時,反應速率 )
( 3 ) 、 及, 因素,可以『碰撞學說』解釋 有效
能量 碰撞方位正確
溫度 濃度 表面積
碰撞機會小
反應慢 碰撞機會大
反應快
增加
(媒體: 1, 38” )
但不能溶的多. 溶的快,
攪拌時,
影響反應速率的因素
影響反應速率的因素:
( 1 )物質本性:活性大,反應快 ( 2 )濃度:濃度高,反應快
濃度高,碰撞機會增加,反應速率快 ( 3 )表面積:顆粒小、表面積大,反應快
接觸面積大,碰撞機會增加,反應速率快 ( 4 )溫度:溫度高,反應快
溫度高,粒子能量增加,碰撞機會增加,反應速率快 ( 5 )催化劑:改變反應速率
催化劑本身質量無變化,對產物質量亦無影響
(媒體: 1, 2
)
碰撞學說解釋
(五因素) (溫度、水量) (溫度、壓力)
反應速率 溶解量 溶解度
1. 錐形瓶裏加入一定量的硫代硫酸鈉溶液及鹽酸,用手輕搖錐形瓶並計
時, 直至瓶中溶液顏色恰可遮住白紙上的十字為止。實驗結果如表,附圖是將 時間的倒數對溫度所繪成的曲線圖。試回答下列問題:
本實驗的目的是在探討哪兩種量間的關係?
(A) 甲、乙 (B) 乙、丙 (C) 丙、丁 (D) 甲、丁。 。 若四次實驗在停止計時瞬間,遮住十字的產物的量分別為
W 、 X 、 Y 、
Z 。下列何者是正確的? (A) W > X > Y > Z (B) W < X < Y < Z
(C) W = X = Y = Z (D) 無法判斷。 。 當溫度 55℃ 時,遮住瓶底十字所需的時間為?
(A) 28 秒 (B) 20 秒 (C) 10 秒 (D) 5 秒。 。
範例解說
D
C
C
s
t
0 . 1
t10
1
操縱 控制 應變
控制
範例解說
2. 貝殼與鹽酸反應,測定甲、乙、丙、丁四實驗之反應速率快慢,則:
四次實驗中,反應速率快慢大小順序? 。 由 及 兩次實驗,可知濃度影響反應速率的快慢。
由 及 兩次實驗,可知表面積影響反應速率的快慢。
由乙及丁兩次實驗,可知 影響反應速率的快慢。
由丙及丁兩次實驗,可知哪個變因如何影響反應速率的快慢?
。
丁>乙>甲>丙
甲 乙
甲 丙
溫度 無法判斷
愈高溫、濃度愈大、表面積大者,反應快
3. ( )鋅粉與鹽酸反應可產生氫氣。今各加 1 公克鋅粉於定量、同濃度 的三份鹽酸中,鹽酸溫度各控制在 20℃ 、 25℃ 及 30℃ ,若鋅 粉皆
充分反應,則下列曲線圖中,何者最可能說明所放出氣體,在定 壓時,體積與時間的關係?
範例解說
( A )
( B )
( C )
( D )
產生氫氣相等,且高溫快 C
小 高溫 , t
大
高溫 , t
2 2
2 2
BO A
AO B
AO O
A
2 2
2
2
B AO AO A BO
O
A
範例解說
4.A 、 B 與氧為三種相異物質,混合後產生下列兩步驟反應:
( 甲 ) A + O2 → AO2 ( 乙 ) B + AO2 → A + BO2
若總反應式為 ( 丙 ) B + O2 → BO2 ,則可推論此反應:
反應物為 ;生成物為 。 催化劑為何? 。
中間產物為 。 B 及 O2
總反應式為子反應之和
2
2
BO
O
B
BO2 A
AO2
參與第一子反應
,但本質不變 第一子反應的
生成物,接續 次一反應進行
3 2
1 96
1
5
5. 假設溫度每升高 10 ℃ ,反應速率增為原來的 2 倍,某一反應在溫度 20
℃
需時 96 秒方能完成,則:
當溫度升至 50℃ 時,反應會於 秒鐘內完成。
若欲縮短反應時間於 3 秒鐘內完成,溫度需升至幾℃? ℃。
範例解說
( 時間倒數 )
t R 1
反應速率
溫度
R
( 1/
t )
C 20
96 1
C
30 40C 50C 60C 70C 80C
48 1
24 1
12 1
6 1
3 1
12
s
t 12 t 3 s
70
圖(一) 圖(二)
溫度 溫度 反應
時間
反應 速率
範例解說
6. 阿鈞與阿布在探究反應速率的實驗中,分別在 A 、 B 、 C 三瓶中分別加入 Na2S2O3 及 HCl 溶液後,輕搖錐形瓶使兩溶液混合,同時開始計時,直到 生成物恰好完全遮蓋「+」字記號為止,並記錄所需的時間,則:
若圖(一)為阿鈞測量反應時間與溫度的關係圖,則 A 、 B 、 C 濃度大 小? 。
若圖(二)為阿布測量反應速率與溫度的關係,則 A 、 B 、 C 濃度大小 ? 。
先控制溫度變因 A 時間
少,反應快,
濃度大。
A > B > C
C 反應 快,濃度大。
A < B < C
7. ( )小明取大小略同的等量碳酸鈣固體各加入如表的三支試管中,
均勻混合後,三支試管產生氣體的速率為何?
( A ) 甲=乙=丙 ( B ) 乙=丙>甲 ( C ) 甲>乙>丙 ( D ) 乙>丙>甲。
範例解說
B
試管 試管內的水溶液
甲 水 10mL+0.1M 鹽酸 10mL 乙 水 15mL+0.8M 鹽酸 5mL 丙 水 19mL+2.0M 硫酸 1mL
[ H+ ] 愈大,速率愈快
l M M mol
20 1 10
10
10 1
.
0
甲
Ml M mol
20 4 5
5 1
5 8 .
0
乙
l MM mol
20 2 4
1 9 1
1
2
丙
乙
=丙>甲
H Cl HCl1 : 1
2 2 2
3 2HCl CaCl H O CO
CaCO
2 2 2
3 2H Ca H O CO
CaCO
] [
]
[
HCl H
424
2SO
2
H SOH
1 : 2
分子分母同時有毫升欲換算公升時,可以毫升直接運算
] [
] [
2
2 4
H SO H課程結束
Jim with you