84 u4

單元 4 反應速率與平衡

單 元 四 反應速率與化學平衡

4-1

濃度與表面積對反應速率的影響

P.160

4-2

溫度對反應速率的影響

P.172

4-3

催化劑對反應速率的影響

P.181

4-4

可逆反應與化學平衡

P.188

159

單元 4 反應速率與平衡

4-1 濃度與表面積對反應速率的影響 反應速率： 1.一般化學反應中，有些反應很快，有些反應很慢。 較快的反應沉澱反應、酸鹼中和 較慢的反應酯化反應、氫氣與氧氣在室溫下燃燒、葡萄糖的氧化作用

2.單位時間內反應物的消耗量愈大，反應速率愈____，所需的時間愈____。 單位時間內生成物的產生量愈多，反應速率愈____，所需的時間愈____。 3.反應速率的測量，常選擇易觀察的，如：物質的顏色變化、生成沉澱、氣體體 積變化……等。 CaCO3＋2HCl → CaCl2＋CO2＋H2O 2KI＋Pb(NO3)2 →PbI2(黃色)() ＋ 2KNO3 2 K2CrO4(黃色)＋H2SO4 →K2Cr2O7(橘紅色)＋H2O＋K2SO4 4.反應速率和時間成_____比（和時間的倒數成___比） 時間

1/時間

溫度

溫度

5.影響反應速率的因素： (1)物質本性：物質的活性愈大，反應速率亦將愈大。 (2)表面積：表面積愈大，反應速率愈快。 (3)濃度：濃度愈大，反應速率愈快。 (4)溫度：溫度愈高，反應速率愈大。 (5)催化劑：加入催化劑後，可影響反應的快慢。

160

單元 4 反應速率與平衡

碰撞學說： 1.物質皆由粒子組成。 2.反應物粒子必須接觸碰撞，使原子重新排列，才會反應生成產物。 3.粒子碰撞時，不一定產生反應；但要產生反應，則必須產生碰撞。 4.碰撞的粒子必須具有足夠的_____與正確的碰撞_____，才能產生有效碰撞。 5.有效的碰撞次數愈多，產生反應的機會愈大。 6.液體、氣體的粒子比固體容易移動，粒子碰撞機率多，化學反應較快。

濃度對反應速率的影響: 1.將藥品配成溶液後，由於粒子的移動性增大，碰撞機會增多，反應速率增大。 2.一般而言，_____的移動性最大，最容易移動，因此反應速率最快。 3.反應速率：氣體＞溶液＞粉末＞顆粒＞塊狀固體。 表面積對反應速率的影響: 1.當增加反應物的總表面積時，就有更多的反應物粒子發生接觸碰撞，使反應速 率增加。 2.若一正立方體，邊長 2 ㎝，則總表面積為_____㎝ 2。 若將此正立方體的長寬高皆二等分，則每一小塊的表面積為____㎝ 2； 小立方體的數目共有_____塊 切割後的總表面積為_____㎝ 2 切割後的總表面積為原有表面積的_____倍

2

一個物質切割為ｎ等分後，總表面積將增為___倍 反應速率亦將增為___倍。 161

單元 4 反應速率與平衡

1. 為了解反應速率,進行以下實驗: 步驟一 取等質量的貝殼,分別敲碎成粒狀或研磨成粉狀 步驟二 依下表列出的條件,在四支試管中加入鹽酸與蒸餾水 步驟三 將粒狀或粉狀貝殼加入試管中,觀察反應速率 試回答下列問題

(1)四支試管內鹽酸的莫耳數以_____管最多 (2)四支試管內鹽酸的濃度_____管最大 (3)當貝殼加入鹽酸時,可看到何種現象? (A)溶液顏色改變 (B)有氣泡產生 (C)鹽酸溶液的體積逐漸減少 (D)產生沉澱,溶液渾濁 (4)實驗中將貝殼研磨成粉末可增加: (A)貝殼的重量 (B)貝殼的體積 (C)貝殼與鹽酸的接觸面積 (D)反應所需的時間 (5)如果想知道貝殼顆粒大小對反應速率的影響,應該比較哪些試管中的反應?

(A)甲丙 (B)甲丁 (C)乙丙 (D)丙丁

2.若灰石和鹽酸的反應速率和灰石的表面積成正比，今有一大正立方體的灰石各邊分割成 5 等分，則可分割成_______個正立方體，總表面積變為_______倍， 所以分割後的灰石與鹽酸的反應速率變為_______倍。

162

單元 4 反應速率與平衡

1.將1 mL、 10 M 的鹽酸調配成10 mL 的水溶液裝在甲試管中，另將1 mL、12 M 的鹽酸調 配成20 mL 的水溶液裝在乙試管中；再取顆粒大小一樣，足量的大理石，分別加入甲、乙 兩支試管中，則哪一隻試管產生的二氧化碳較多？ (A) 甲 (B)乙 (C)一樣多 (D)資料不足，無法比較。

2.將1 mL、 10 M 的鹽酸調配成10 mL 的水溶液裝在甲試管中，另將1 mL、12 M 的鹽酸調 配成20 mL 的水溶液裝在乙試管中；再取顆粒大小一樣，足量的大理石，分別加入甲、乙 兩支試管中，則哪一隻試管反應速率較快？ (A) 甲 (B)乙 (C)一樣快 (D)資料不足，無法比較

3.在甲、乙、丙三支試管中，置入了HCl 和蒸餾水，如表所示，今在三試管中放入相同之貝 殼，則反應速率為：

(A)甲＞乙＞丙 (B)乙＞甲＞丙 (C)丙＞乙＞甲 (D)甲＝乙＝丙

163

單元 4 反應速率與平衡

◎請在閱讀下列敘述後，回答下列問題： 【95.基測一】 小傑想了解影響反應速率快慢的因素，進行以下的實驗：1、在甲、乙、丙和丁四支試管內裝 入相同重量的大理石，其實驗裝置如附圖所示。2、在四支試管中分別加入 10.0 mL 不同濃度的鹽 酸水溶液，觀察反應時產生氣泡的情形。實驗詳細的資料如附表所示： 10.0 mL 的鹽酸水溶液濃度 大理石大小與形狀

(

2 克的大理石塊

乙試管

2.0 M

2 克的大理石塊

丙試管

2.0 M

2 克的大理石粉末

丁試管

2.5 M

2 克的大理石粉末

(B)甲＜乙＝丙＝丁

(C)甲＝乙＜丙＜丁

(D)甲＝乙＝丙＝丁

)2.小傑想了解濃度大小對反應速率的影響，可觀察下列哪兩支試管產生氣泡的速率？ (A)甲和乙

(

0.5 M

)1.比較甲、乙、丙和丁四支試管中氣泡產生速率的大小，其關係為下列何者？ (A)甲＜乙＜丙＜丁

(

甲試管

(B)甲和丙

(C)乙和丙

(D)乙和丁

)3.在五個燒杯中各裝入 1.0M 氫氧化鈉溶液 10mL，測其溫度。先將 0.2M、0.4M、0.6M、0.8M、 1.0M 的鹽酸各 10mL，分別加入前述的五個燒杯中，最後測量其溫度。上述實驗設計主要 在研究下列哪一項關係？

(

(A)酸的種類與中和反應快慢的關係

【96.基測一】 (B)酸的種類與中和反應所放熱量的關係

(C)酸的濃度與中和反應快慢的關係

(D)酸的濃度與中和反應所放熱量的關係

)4.老師將鎂帶置入盛有 0.1 M 鹽酸的燒杯中，鎂帶表面會逐漸反應產生氫氣。下列哪一種操 作，可使氫氣產生速率增快？

(

【98.基測二】

(A)在燒杯中加入金箔

(B)在燒杯中加入濃硫酸

(C)在燒杯中加入氫氧化鎂

(D)加水使溶液的體積增加

)5.室溫時，於下列各溶液中分別加入 0.1g 且形狀接近的碳酸鈣，則最初產生氣體的速率何者 最快？ 【99.基測二】 (A)1M、20mL HCl (B)0.1M、200mL HCl (C)1M、20mL CH3COOH (D)0.1M、200mL CH3COOH

164

單元 4 反應速率與平衡

請閱讀下列敘述後，回答問題

【103.會考】

圖為君君購買、食用與保存蛋糕的一段過程：

(

)6.君君因蛋糕中的哪一類物質含量高而不敢多吃？ (A)碳氫化合物

(

(B)碳水化合物

(C)合成聚合物

(D)無機化合物

)7.關於影響下列反應速率快慢的因素，何者與君君保存蛋糕的方式，使蛋糕不易變壞的主要 因素最接近？ (A)酯化反應時，將反應物隔水加熱比沒加熱的反應快 (B)加熱金屬銅與金屬鎂，後者的反應會比前者激烈 (C)以雙氧水製氧時，有加二氧化錳比沒加二氧化錳反應快 (D)大理石與鹽酸反應時，用 1M 鹽酸反應比用 0.1M 鹽酸快

(

)8.有甲、乙、丙和丁四杯體積均為 100mL 的水溶液，其中兩杯為碳酸鈉溶液，另外兩杯為鹽 酸，25℃時這四杯溶液的 pH 值如圖所示： 【105.會考】

已知鹽酸和碳酸鈉反應會產生二氧化碳，下列哪兩杯溶液混合後，產生二氧化碳的初始速 率最慢？ (A)甲和丙 (B)甲和丁 (C)乙和丙 (D)乙和丁

165

單元 4 反應速率與平衡

(

)9.圖為阿謙進行實驗的步驟

【106.會考】

假設實驗過程中，硫粉燃燒後產生的氣體沒有散失，則步驟四完成後，分別取其中一瓶 溶液與其中一份大理石反應，反應初期何種組合其冒泡的速率最快？ (A) 甲瓶溶液和丙

(B)甲瓶溶液和丁

(C)乙瓶溶液和丙

ANS: 1.AADBA 6.BACB

166

(D)乙瓶溶液和丁

單元 4 反應速率與平衡

_____1.氫氣與氧氣在室溫下燃燒產生水是一種較快的化學反應。 _____2.沉澱反應、酸鹼中和都屬於較快的化學反應。 _____3.單位時間內反應物的消耗量愈大，反應速率愈快，所需的時間愈短。 _____4.CaCO3＋2HCl → CaCl2＋CO2＋H2O，可利用 CaCl2 的產量來方便判斷反應速率的快慢。 _____5. 2KI＋Pb(NO3)2 →PbI2＋ 2KNO3 可利用沉澱物的產量來方便判斷反應速率的快慢。 _____6.反應速率之單位可為 mol/sec，g/sec，cm3/sec。 _____7.粒子碰撞時，一定會產生反應。 _____8.碰撞的粒子必須具有足夠的能量與正確的碰撞方向。 _____9.固體粒子比液體、氣體容易移動，粒子碰撞機率多，化學反應較快。 _____10.將藥品配成溶液後，粒子的移動性增大，碰撞機會增多，反應速率增大。 _____11.當增加反應物的總表面積時，就有更多的反應物粒子發生接觸碰撞，使反應速率增加。 _____12.把大塊木頭劈成小塊可以降低燃點，反應速率增大。 _____13.欲測定反應速率可由化學方程式直接求出。 _____14.空氣中的氫氣與氧氣容易互相碰撞而反應產生水。 ANS: 1. X O O X O

6. O X O X O

11. O X X X

一、單選題： ( ) 1. 小明取貝殼及鹽酸作反應速率的實驗，實驗 結果如附表所示，則本實驗獲得的最佳結論 為： (A)固體顆粒愈小，反應速率愈大 (B) 鹽酸濃度愈大，反應速率愈大 (C)固體總表 面積愈大，反應速率愈大。 ( ) 2. 生產大量乾燥粉狀可燃物的場所，常有爆炸的危險，其理由與下列何因素有關？ (A)乾燥粉太乾 (B)乾燥粉顆粒細，接觸表面積大 (C)乾燥粉本性活潑 (D)濃度大小 ( ) 3. 童軍老師教同學用竹筷削成火煤棒，這是合乎影響反應速率的變因中之哪一項因素？ (A)降低燃點 (B)增加氧氣濃度 (C)增加總表面積 (D)使竹筷質量增加。 ( ) 4. 生病吃藥時，將藥丸研磨成粉末再以開水服用，這是合乎影響反應速率的變因中之哪 一項因素？ (A)濃度大，藥效快 (B)增加總表面積，藥效快 (C)溫度高，藥效快 (D)以上皆是。 ( ) 5. 奶奶燒香拜拜，燒紙錢時，將紙錢攤開燒會比整疊燒得快，這是合乎影響反應速率的 變因中之哪一項因素？ (A)濃度 (B)表面積 (C)溫度 (D)催化劑。 ( ) 6. 爆竹工廠儲存大量乾燥粉狀可燃物，常有爆炸的危險，其理由與下列何因素有關？ (A) 乾燥粉太乾 (B)乾燥粉顆粒細，接觸表面積大 (C)乾燥粉的活性大 (D)濃度大 ( ) 7. 下列實驗中何者反應速率最快？ (A)鋅粉加入 1 M 鹽酸溶液 (B)鋅塊加入 1 M 鹽酸 溶液 (C)金粉加入 4 M 鹽酸溶液 (D)金塊加入 4 M 鹽酸溶液。 167

單元 4 反應速率與平衡

(

) 8.

(

) 9.

(

) 10.

(

) 11.

(

) 12.

(

) 13.

(

) 14.

溶液常加以攪伴，發現可增加其反應速率，主要的原因是 (A)碰撞機會增加 (B)使反 應溫度平均 (C)可使溶液中的溶質分散均勻 (D)碰撞機會減少。 由碰撞學說知，欲使反應產生 (A)反應物的粒子必須相碰撞 (B)反應物的粒子必須成 為離子 (C)反應物的粒子溫度要升高 (D)反應物濃度要相同。 小明取貝殼及鹽酸作反應速率的實驗，實驗 結果如附表所示，請問本實驗中控制不變的 變因為下列何者？ (A)貝殼質量 (B)貝殼 粗細 (C)鹽酸濃度 (D)以上皆是。 小明取貝殼及鹽酸作反應速率的實驗，實驗 結果如附表所示，則甲、乙、丙、丁四次實 驗，CO2 生成的速率由大而小依次為 (A)甲＞乙＞丙＞丁 (B)乙＞甲＞丁＞丙 (C)丁＞乙＞甲＞丙 (D)丁＞丙＞乙＞甲。 一般化學反應若希望有較快的反應速率，可將溫度如何改變？ (A)降低 (B)升高 (C)保持固定 (D)升高降低都可以。 將 1 mL、 10 M 的鹽酸調配成 10 mL 的水溶液裝在甲試管中，另將 1 mL、12 M 的鹽 酸調配成 20 mL 的水溶液裝在乙試管中；再取顆粒大小一樣，足量的大理石，分別加 入甲、乙兩支試管中。試問實驗中控制的變因為下列何者？ (A)貝殼質量 (B)鹽酸體積 (C)鹽酸濃度 (D)以上皆是。 依附表所列，於各試管中放入等量的貝殼，再分別加入等體積的不同濃度之 HCl 溶液 ，此時生成氣泡的速率快慢順序為: (A) 甲丙乙丁 (B)丁丙乙甲 (C)甲乙丙丁 (D)丙乙丁甲。 實驗條件 貝殼顆粒大小 溶液

(

甲試管 粉狀 2M 的 HCl

( ( (

丙試管 粒狀 1M 的 HCl

丁試管 粒狀 0.5M 的 HCl

) 15. 測定反應速率快慢，取貝殼與鹽酸做下表的四次實驗。請問：何者冒出氣泡最快？ (A) (B) 貝殼重 2.0g 2.0g 狀態 細粉 整塊 鹽酸濃度 0.2M 1.0M

(

乙試管 粉狀 1M 的 HCl

(C) 2.0g 細粉 1.0M

(D) 2.0g 整塊 0.2M

) 16. 某同學將鐵釘分別置於二試管中，放置幾天後，發現 B 試管中鐵釘生 銹較多；在這實驗中影響生銹速率的因素是 (A)溫度 (B)濃度 (C)顆粒大小 (D)催化劑。 ) 17. 在相同的溫度與壓力下進行下列實驗，反應速率何者最快？ (A)大木塊在空氣中燃燒 (B)碎木屑在空氣中燃燒 (C)大木塊在純氧中燃燒 (D)碎木屑在純氧中燃燒。 ) 18. 下列何種操作無法使反應速率變快？ (A)將反應物顆粒磨成粉末 (B)將可溶性的反 應物配成溶液 (C)將反應物溶液稀釋 (D)提高反應時的溫度。 ) 19. 下列為一定質量的貝殼與鹽酸的反應，則何組冒出氣泡最快？ (A)磨成細粉的貝殼＋ 0.5 M 鹽酸 (B)塊狀的貝殼＋1.0 M 鹽酸 (C)塊狀的貝殼＋0.5 M 鹽酸 (D)磨成細粉 的貝殼＋1.0 M 鹽酸

168

單元 4 反應速率與平衡

( (

( (

(

( (

(

(

(

(

(

(

(

(

) 20. 將鹽酸滴在貝殼上面，會產生氣泡，欲增加反應的速率，下列哪種方法較適當？ (A) 增加貝殼的重量 (B)增加鹽酸的體積 (C)增加鹽酸的濃度 (D)取較大塊的貝殼 ) 21. 甲、乙、丙三試管中所含鹽酸溶液的 pH 值依次為 3、6、4，三試管中各加入等量且顆 粒大小相等的貝殼，其反應速率由大而小依序為: (A)甲＞丙＞乙 (B)甲＞乙＞丙 (C)丙＞甲＞乙 (D)乙＞丙＞甲。 ) 22. 氮與氫合成氨的過程中，改變下列哪一項因素，不能增加其反應速率？ (A)升高溫度 (B)加入催化劑 (C)加入更多的氮和氫 (D)增加反應容器之體積，使碰撞次數減少。 ) 23. 以碰撞學說的觀點，反應物粒子互相碰撞的機會愈多，反應速率愈快。則下列何項操 作無法使反應速率變快？ (A)將反應物顆粒磨成粉末 (B)將可溶性的固體反應物配 成溶液 (C)將反應物溶液稀釋 (D)提高反應時的溫度。 ) 24. 反應速率之說明正確的是 (A)把固體配成溶液反應速率會變慢 (B)等量之貝殼磨碎 者和鹽酸反應較快 (C) 25℃時 10 分鐘可完成之反應，在 35℃時需 20 分鐘才能完成 (D)加入二氧化錳可降低雙氧水分解產生氧之速率。 ) 25.觀察灰石與鹽酸反應後生成之何種產物產生速率來判斷反應速率？ (A)氯化鈣 (B)二氧化碳 (C)水 (D)三者皆可以 ) 26. 下列有關化學反應速率的敘述，何者正確？ (A)反應物的濃度越大，則其反應速率可能較慢 (B)酵素不算一種催化劑 (C)反應溫 度越高，則反應速率越快 (D)在定量的反應物下，其顆粒越大，則反應速率越快 ) 27. 20℃、30℃、40℃、50℃進行鹽酸與大理石反應生成二氧化碳的實驗，假設大理石顆 粒大小、鹽酸濃度均為相同，則在何種溫度之下，二氧化碳的反應速率會最快？ (A)20℃ (B)30℃ (C)40℃ (D)50℃ ) 28. (甲)鐘乳石之形成 (乙)璀璨的煙火爆炸 (丙)鐵生鏽 (丁)水的電解 以上化學反應的 時間，依照反應所需時間由長到短排列的順序為何？ (A)丁乙甲丙 (B)甲丙丁乙 (C)甲乙丙丁 (D)甲丙乙丁 ) 29. 在 25 ℃，將一顆邊長為 5 公分的正立方體石灰石，置入 1 M 鹽酸水溶液中。若改變下 列實驗條件，下列何者正確？ (A)若長、寬、高各切 3 刀，則反應速率變為原來的 4 倍 (B)若長、寬、高各分成 5 等 分，則反應時間變為原來的 5 倍 (C)若將石灰石分成木小相等的 8 顆小石灰石，則反 應速率變為原來的 8 倍 (D)若將石灰石變成大小相等，且邊長為 0.1 公分的正立方體 ，則反應速變為原來的 0.1 倍 ) 30. 由碰撞學說知，欲使反應產生 (A)反應物的粒子必須相碰撞 (B)反應物的粒子必須成為離子 (C)反應物的粒子溫度 要升高 (D)反應物濃度要相同 ) 31. 某一立方體，邊長 4 cm，若將其切成每邊 1 cm 之立方體，則全部的表面積變為原來的 幾倍？ (A) 4 倍 (B) 8 倍 (C) 16 倍 (D) 64 倍 ) 32. 甲、乙、丙三試管中所含鹽酸溶液的 pH 值依次為 3、6、4，三試管中各加入等量且顆 粒大小相等的貝殼，其反應速率由大而小依序為 (A)甲＞丙＞乙 (B)甲＞乙＞丙 (C)丙＞甲＞乙 (D)乙＞丙＞甲 ) 33. 已知表面積增加一倍，反應速率增加一倍，某一立方體，邊長 8 cm，若將其切成每邊 2 cm 之立方體，則反應速率變為原來的幾倍？ (A) 4 倍 (B) 8 倍 (C) 16 倍 (D) 64 倍 ) 34. 農曆七月拜拜燒冥紙時，通常是將冥紙拆開並摺成一個彎角，這是為了什麼原因？ (A)散開的紙張，讓鬼神容易取走 (B)散開的紙張，可以分給更多的鬼神 (C)增加紙張與空氣接觸的面積，較容易燃燒 (D)摺成一個彎角，比較好看 169

單元 4 反應速率與平衡

(

) 35. 產生大量乾燥粉狀可燃物的場所，常有爆炸危險，其理由與下列何種因素有關？ (A)濃度大小 (B)乾燥粉太乾 (C)乾燥本性活潑 (D)接觸表面積大 ANS: 1.CBCBB 6.BAAAC

11.DBACC

16.BDCDC

21.ADCBB

26.CDBAA 31.AAACD

二、非選題： 1. 以 6 個重量相同的貝殼分別與 1 M 的鹽酸 10 mL 完全作用，在不同溫度下各收集 10 mL 氣體 ，所需時間 t 的數據如附表所示；試回答下列問題： 次別 溫度 貝殼大小 時間 t 20 0.50 甲 整塊 30 0.28 乙 整塊 35 0.19 丙 粉末 40 0.18 丁 整塊 45 0.12 戊 碎片 50 0.11 己 整塊 (1)該反應所產生的氣體是____ (2)為探討溫度對反應速率的關係，可選取哪些實驗結果？請將適合的全部選出。 (3)由附表可知溫度愈低則反應速率如何？ (A)愈快 (B)愈慢 (C)不影響。 ANS: (1)CO2(2)甲乙丁已(3)B

2. A、B、C 三試管中所含鹽酸溶液 PH 值依次為 2、5、3，三試管中各加入等重且顆粒大小相等 的貝殼其反應速率由大而小依次為____________ ANS: A＞C＞B

3. A 試管中裝 1.0M 的鹽酸 5ml 和水 15ml；B 試管中裝 2.0M 的鹽酸 2ml 和水 8ml，各加入等量 貝殼，則：

(1) A 試管的濃度為______M，B 試管的濃度為______M。 (2) 單位時間內產生的氣體______試管較多。 (3) 若反應完成後，試管內有剩餘貝殼，則______試管產生的氣體較多。 (4) 若反應完成後試管內沒有貝殼剩餘，則何試管產生氣體較多？______。 ANS: (1)0.25； 0.4 (2)A (3)A (4)相等

170

單元 4 反應速率與平衡

4. CaCO3+2H+ Ca+2+CO2+H2O 甲.2M HCl(aq) 200mL 乙.2M H2SO4(aq) 200mL 丙.2M CH3COOH(aq) 200mL (1)將甲乙丙三杯水溶液分別置入等量、大小相同的碳酸鈣顆粒，則產生 CO2 氣泡速率大小比較?

(2)將甲乙丙三杯水溶液分別置入過量的碳酸鈣顆粒，則產生 CO2 的總質量大小比較?

(3)將 2M H2SO4(aq) 200mL 置入過量的碳酸鈣，當水溶液之濃度變成 pH=0 時，費時 300 秒，則 CO2 產生的速率為多少 mol/s?

解析: 1.比較氫離子濃度大小 甲:氫離子=2M(HCl(aq)可解離 1 個氫離子) 乙:氫離子=2X2=4M(H2SO4(aq)可解離 2 個氫離子) 丙:氫離子<2M (CH3COOH(aq)是弱酸) 乙>甲>丙

2.比較氫離子的莫耳數大小 甲:氫離子=2MX200mL=400 毫莫耳(HCl(aq)可解離 1 個氫離子) 乙:氫離子=2MX200mLX2=800 毫莫耳(H2SO4(aq)可解離 2 個氫離子) 丙:氫離子=2MX200mL=400 毫莫耳(CH3COOH(aq)可解離 1 個氫離子) 乙>甲=丙

3.這題難度高...屬於高中化學 PH=0 氫離子濃度=1M(100) 原本氫離子濃度=2X2=4M 反應了 4-1=3M 氫離子的莫耳數=3MX200mLX10-3 氫離子的反應速率=3MX200mLX1010-3/300 秒=0.002 由係數知:氫離子減少 2M則 CO2 增加 1M 所以 CO2 的反應速率=0.002/2=0.001(mol/s)

171

單元 4 反應速率與平衡

4-2 溫度對反應速率的影響 溫度和反應速率: 1.碰撞學說： 溫度愈高，則粒子的運動速率愈_____，碰撞機會愈多，反應速率增大。 2.高溫下，高能量的分子數目愈_____，產生的有效碰撞增多，因此反應速率加快。

3.在實驗室中，欲增加反應速率，最有效的方法為______。 4.生物體內的化學反應都需要酵素 (主要成分:________) 參與反應，由於溫度太高 會破壞蛋白質成分，因此生物體的溫度不能太高。 5.溫度愈高，反應速率愈快，但不成正比。 6.常溫時，溫度升高 10℃，其反應速率約增為原來的___倍。 反應 速率

反應 速率

實驗: 硫代硫酸鈉和鹽酸反應 1.反應方程式： 2.實驗步驟： (1)瓶底對準十字符號放置。 (2)加入硫代硫酸鈉(Na2S2O3)及鹽酸(HCl)溶液，並開始計時。 (3)當黃色的硫沉澱產生至一定量時，會遮住白紙上的十字，測量開始反應至 遮住十字的時間。 (4)每次實驗固定溶液的濃度，測量不同溫度下的反應速率，如此重複實驗。 172

單元 4 反應速率與平衡

3.討論： (1)此實驗在探討______和反應速率的關係。 (2)此實驗在觀察反應後______硫沉澱的快慢。 (3)每次反應，改變溫度，但是每次的沉澱量皆_____ (遮住十字的沉澱量和溫度無關)。

實驗題組: 實驗次數

甲

乙

丙

丁

戊

溫度

硫代硫酸鈉濃度

鹽酸濃度

時間(秒)

時間倒數(1/秒)

1

30

0.20

0.30

40

0.025

2

40

0.20

0.30

30

0.033

3

50

0.20

0.30

20

0.066

4

60

0.20

0.30

10

0.200

(1) 依據上表，本實驗探討那兩個量關係？ (A)甲乙 (B)乙丙 (C)丙丁 (D)甲丁 (2) 實驗得知：溫度愈高，反應速率______。 (3) 若四次實驗在停止計時的瞬間，遮住十字架的產量分別為 W 、X、Y、Z，則四者大小順序 為:_____________

(4) 下列有關本實驗的四個變因： (甲)硫代硫酸鈉的濃度 (乙)鹽酸的濃度 (丙)反應物的溫度 (丁)計時期間生成物產量。 其中那些是保持不變的變因？______。 (5) 本實驗時，主要的離子反應方程式為______________________________。 (6) 戊欄中時間的倒數表示____________。 (7) 第一次實驗時，取 0.2M 的硫代硫酸鈉溶液 5 毫升，加水至 50 毫升，今欲使其完全反應， 需加入 0.3M 的 HCl______毫升，可產生沉澱______莫耳，相當於______克。

173

單元 4 反應速率與平衡

1. A＋B → C＋3 D 的反應中，當溫度升高 10 ℃時反應速率會加倍。在 5 ℃時，C 的生成 速率為 0.03 M／s ，若其它因素不變，當溫度增為 35℃，則 C 的生成速率增為___M／s

2.已知每上升10℃反應速率就增為原來的二倍，現在取二塊質量相等，且等大的正立方體鎂 塊，一個於30℃下每邊分成10 等份，另一個於50℃下每邊分5 等份，分別與1M 的足量鹽 酸反應，若不考慮熱脹冷縮，請問反應時間的倒數比為多少？ (A) 1：2 (B) 4：5 (C) 2：1 (D) 2：3

174

單元 4 反應速率與平衡

閱讀下列文章後，回答 1～3 題

【92.基測二】

大智為探索不同固體溶質對水的降溫效果，設計了一個實驗，以下是大智的實驗步驟： 一、室溫下取 4 支乾淨的試管貼標籤以作為識別，在每一試管中分別倒入 5 克的水。 二、分別在每一試管中加入固體甲 1～4 克，攪拌混合後立即測量所達到的最低溫度， 並記錄所降低的溫度。 三、分別以固體乙、丙、丁取代固體甲，重覆前面的步驟，結果如表(一)所示。 溶質的種類

甲

溶質的質量(克) 1 降低的溫度 （℃） 1.（

2

乙 3

4

1

2

3

丙 4

1

2

3

丁 4

1

2

3

4

10.5 12.0 12.0 12.0 7.0 8.5 10.5 10.5 12.5 11.5 10.0 10.0 14.2 13.0 13.0 13.0

（上表中各試管中的固體皆完全溶解於 5 克水中） ）若以不同的 曲線分別表示甲、 乙、丙、丁等四種固體的降溫效果，則下列各圖形，何者可表示大智的實驗結果？

(A)

(B)

(C)

(D)

175

單元 4 反應速率與平衡

2.（ ）室溫下分別在 5 克的水中，加入下列哪一項固體，所得的水溶液溫度最低？ (A)1 克甲

(B)2 克乙

(C)3 克丙

(D)4 克丁

3.（

）在 5 克水中，比較加入溶質的降溫效果，下列敘述何者符合大智的實驗結果？ (A)對不同種的溶質而言，當溶質為 1 克時，甲的降溫效果最佳 (B)對不同種的溶質而言，當溶質為 4 克時，乙的降溫效果最佳 (C)對同一種溶質而言，當加入溶質為 4 克時，其降溫效果最佳 (D)對同一種溶質而言，當加入溶質為 3 克或 4 克時，兩者降溫效果相等

4（

）金屬鋅與 0.1 M 硫酸反應產生氫氣的反應式為： Zn＋H2SO4 → ZnSO4＋H2 採用下列何種方式可使此反應的初始反應速率增加？ (B)用冰塊降低反應溫度 (A)再加入更多的水 (C)再加入 0.1 M 的硫酸 (D)將金屬鋅磨成粉末狀

【100 基測二】

ANS: 1.ADDD

176

單元 4 反應速率與平衡

_____1.高溫下，高能量的分子數目愈多，產生的有效碰撞增多，因此反應速率加快。 _____2.在實驗室中，欲增加反應速率，最有效的方法為加入更多的反應物。 _____3.溫度愈高，反應速率愈快，所以成正比。 _____4.時間的倒數代表反應速率。 _____5.溫度與反應速率之關係圖為一條直線。 _____6.冬天比夏天易保存食物。 _____7.硫代硫酸鈉和鹽酸反應實驗中，每次反應，改變溫度時，會造成每次的沉澱量皆不同。 ANS: 1. O X X O X

6. O X

一、單選題： ( ) 1. 在 7-11 便利商店所賣的御飯團，常以 5℃冷藏的方式儲存 1~2 天而不壞。依據反應速 率來判斷，是什麼因素使它如此？ (A)溫度 (B)表面積 (C)濃度 (D)催化劑。 ( ) 2. 家中吃完的剩菜剩飯，應置入冰箱中冷藏，較不易腐敗，這是合乎影響反應速率的變 因中之哪一項因素？ (A)溫度 (B)顆粒大小 (C)濃度 (D)表面積。 ( ) 3. 在畫有十字記號的白紙上置一錐形瓶，瓶底中心對準十字，今在錐形瓶裏加入一定量 的硫代硫酸鈉溶液及鹽酸，一邊用手輕輕搖動錐形瓶，一邊開始計時，直至瓶中溶液 顏色恰可遮住白紙上的十字為止。實驗的紀錄結果如附表，附圖是將時間的倒數對溫 度所繪成的曲線圖。試問本實驗中瓶底的十字是被什麼物質遮住呢？ (A) NaCl (B) SO2 (C) H2O (D) S。

實驗次數

甲

乙

丙

丁

戊

溫度

硫代硫酸鈉濃度

鹽酸濃度

時間(秒)

時間倒數(1/秒)

1

30

0.20

0.30

40

0.025

2

40

0.20

0.30

30

0.033

3

50

0.20

0.30

20

0.066

4

60

0.20

0.30

10

0.200

177

單元 4 反應速率與平衡

在畫有十字記號的白紙上置一錐形瓶，瓶底中心對準十字，今在錐形瓶裏加入一定量 的硫代硫酸鈉溶液及鹽酸，一邊用手輕輕搖動錐形瓶，一邊開始計時，直至瓶中溶液 顏色恰可遮住白紙上的十字為止。實驗的紀錄結果如附表，附圖是將時間的倒數對溫 度所繪成的曲線圖。依表格的數據，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。

(

) 4.

(

溫度升高時，一般化學反應之速率均有顯著增加，其主要原因為何？ (A)分子能量降低 (B)物系中具有高能量的粒子增加 (C)反應粒子碰撞次數增加 (D)反應物濃度增加 ) 6. 將 Na2S2O3 溶液與 HCl 溶液放入錐形瓶中，觀察沉澱將瓶下所畫的圖案遮住，並測量 所需的時間 t，下列何者可代表該反應的反應速率？ (A) t (B) 1/t (C) t2 (D)1/t2。 ) 7. 取 30℃的 0.5 M 之 Na2S2O3 溶液 20 mL 與 1.0 M 的 HCl 溶液 10 mL 放入錐形瓶中，40 秒後沉澱會將瓶下所畫的圖案遮住，若改以 40℃的溶液重複此實驗，20 秒後沉澱會將 瓶下所畫的圖案遮住，則後者實驗的反應速率是前者的幾倍？ 1 5 3 (A) 倍 (B) 2 倍 (C) 倍 (D) 倍。 2 3 5 ) 8. 有關反應速率之說明，下列何者正確？ (A)把固體配成溶液反應速率會變慢 (B)等量 之貝殼磨碎者和鹽酸反應較快 (C) 25℃時 10 分鐘可完成之反應，在 35℃時需 20 分鐘 才能完成 (D)加入二氧化錳可降低雙氧水分解產生氧之速率。 ) 9. 下列敘述何者正確？ (A)硫代硫酸鈉和鹽酸作用，所生的黃色沉澱是一種化合物 (B) 溫度升高則反應物粒子間碰撞機會太多，使反應不容易完成 (C)溫度升高可增加粒子 能量加快反應速率 (D)煤氣和空氣混合，若不燃燒，則是兩種粒子沒有相碰撞的緣故 ) 10. 在 CaCO3＋2HCl→CaCl2＋H2O＋CO2 反應中，加水對二氧化碳生成的速率 (A)增快 (B)減慢 (C)不變 (D)不一定。 ) 11. 試由曲線圖推求當溫度 45℃時，遮住瓶底十字 所需時間為 (A) 28 秒 (B) 24 秒 (C) 20 秒 (D) 16 秒。

( (

(

(

( (

(

(

(

) 5.

) 12. 反應方程式： Na2S2O3＋ HCl → NaCl ＋ SO2＋ H2O＋S（未平衡）；若反應式平衡後的係數以 整數為準，則係數之總和為 (A) 6 (B) 7 (C) 8 (D) 9。 ) 13. 反應方程式為： Na2S2O3 ＋ HCl → NaCl ＋ SO2 ＋H2O＋S（未平衡）；若反應式平衡後的係數 以整數為準，取 237 公克的 Na2S2O3 與足量的鹽酸作用，則可得到硫幾公克？（原子量 ：Na＝23，S＝32，O＝16，Cl＝35.5） (A) 32 (B) 48 (C) 64 (D) 96。

) 14. 在畫有十字記號的白紙上置一錐形瓶，瓶底中心對準十字，今在錐形瓶裏加入一定量 的硫代硫酸鈉溶液及鹽酸，一邊用手輕輕搖動錐形瓶，一邊開始計時，直至瓶中溶液 顏色恰可遮住白紙上的十字為止。實驗的紀錄結果如附表，附圖是將時間的倒數對溫 度所繪成的曲線圖。若四次實驗在停止計時的瞬間，遮住十字的產物的量分別為 W、 X、Y、Z，則下列何者是正確的？ (A) W＞X＞Y＞Z (B) W＜X＜Y＜Z (C) W＝X ＝Y＝Z (D) W、X、Y、Z 的大小關係，無法判斷。 178