Transcript 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 快慢 程度。
 反應花的時間少者，反應 快 。  R 值大
 反應花的時間多者，反應 慢 。  R 值小
（2）反應速率表示法：
A B  C  D
- [A] - [B] [C] [D]
1
 反應速率 R 



 R
t
t
t
t
t
 單位時間內反應物 減少 的量
 單位時間內生成物 增加 的量
（3）反應速率的單位：
 莫耳
或 莫耳濃度
或 質量
...
時間
時間
時間
化學反應的快慢
煙火爆炸  一瞬間
鐘乳石、石筍
 數千年
鐵銹
一段時間
銅綠
比鐵生銹久
 影響
反應速率的因素
討論一
 實例討論：
物質本性與反應速率
（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 物質本性 因素影響反應速率（ 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
 實例討論：
濃度與反應速率
（媒體：4，1’24” ）
（1）線香在純氧中的燃燒比在空氣中燃燒 劇烈 。
（2）二鹽酸與等量大理石反應，濃度大的鹽酸產生CO2 速率 快 。
濃度大者，反應快
 能說明 濃度 因素影響反應速率（
）
速率快
CO2
在空氣中
劇烈
CO2
在純氧中
鹽酸濃度小
鹽酸濃度大
討論三
 實例討論：
表面積與反應速率
（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 表面積 因素影響反應速率（ 表面積大者，反應快
）
火媒棒
火柴點竹筷
火柴點碎竹片
火鍋薄肉片
營火木頭排列
顆粒大小與表面積的關係
 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 54 cm2增加至 162 cm2 ，増為 3 倍。
 正方體每邊若分割為 n 份，則共可分為 n3 個小立方體，
n 倍。
 邊長變為1/n倍時，總表面積增為
（2）物質質量相等時，顆粒愈小者，表面積愈 大 。
 質量相等時，表面積大小：水溶液 ＞ 粉末 ＞ 顆粒 ＞ 塊狀
A1
 6a  6  3
2
 54cm
表面積公式 6a2
2
2
A1
A2  6a 2  個數
 6 12  27  162cm2
A2 6 1 27

3
A1
69
A2
分成 27小塊
表面積與反應速率圖說
A 大顆粒灰石
質量相同
B小顆粒灰石
C 粉末狀灰石
濃度相同
CaCO3  2HCl  CaCl2  H 2O  CO2
 灰石表面積：A＜B＜C  反應速率： A＜B＜C
（媒體：1，1’12” ；2，1’50” ）
討論四
 實例討論：
溫度與反應速率
（1）夏天食物比在冬天容易腐敗。
（2）實驗室常以 加熱 進行化學反應
 能說明 溫度
因素影響反應速率（
溫度高者，反應快
）
藥品低溫保存
實驗室的加熱
嚴禁煙火
溫水溶解清潔錠快
討論五 催化劑與反應速率
 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 選擇性 。
 反應前後性質不變（ 質量不變 ）。
（2）化學上使用的催化劑（ 觸媒 ）
 在高溫高壓下，用 Fe2O3 作為催化劑，以氫和氮製備氨氣
O3
3H 2 g   N 2 g  Fe
2
 2 NH 3 g 
 雙氧水若加入
MnO2
，氧的產生較快。
2H 2O2 aq   2H 2Ol   O2  g 
MnO2
（3）生物體內的催化劑（ 酵素 、 酶 ）
 能說明 催化劑 因素影響反應速率
aq : 水溶液
l : 液態
S :固態
g : 氣態
（媒體：1，4’20”；2，2’19”；3，55’’）
催化劑與反應速率圖說一
2H 2O2 aq   2H 2Ol   O2  g 
MnO2
催化劑與反應速率圖說二
O2
2
Fe
 血液中含有亞鐵的化合物，可催化雙氧水分解
 控制變因實驗法
控制變因實驗法
 控制變因實驗法：
（1）名詞釋義：
變因

：影響反應結果的可能因素，能有許多個。
 操縱變因 ：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 1 個操縱變因。
 控制變因 ：實驗中控制不變的變因，能有許多個。
 應變變因 ：實驗的結果
操縱變因
（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。
控制變因
（3）實驗規劃：  實驗目的: 視[操縱變因]對[應 變變因]的影響
 若欲探討反應物濃度對反應速率的影響
 操縱變因  反應物濃度
。
反應速率
 應變變因 
。
 控制變因  表面積、溫度… 。
溫度對反應速率的實驗探討
 實驗探討：
2
S2O3 硫代硫酸根離子
（1）實驗目的：探討溫度對反應速率的影響
（媒體：1，5’）
溫度
 操縱變因 
。
 應變變因  反應速率
。
 控制變因  反應物濃度、表面積、物質本性…
。
（2）實驗設計：（秒錶反應）
 反應：硫代硫酸鈉（大蘇打、海波 ）與鹽酸反應，會產生 黃 色
的 硫 沉澱。
易溶
Na
2HCl  2
NaClSO
SO
 H2OSS
Na2 S2 S2O
NaCl
3 3
2O
2 2 H 2O
 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。
NaHCO 小蘇打
3
錐形瓶下放一張
作十字記號的紙
 蓋住沉澱的時間
Na2CO3 蘇打t
1
Na2S2O3R 大蘇打
 反應速率
t
溫度對反應速率的實驗探討
 實驗探討：（3）實驗結果：
應變變因
控制變因
操縱變因
反
應
速
率
R
變動的因素
50
時
間
不變的因素
變動的結果
0.250
反 0.200
應
速 0.150
率 0.100
（1/t）0.050
40
30
20
10
0
0.000
0
10
20
30
40
50
溫度
 溫度愈高 , 時間愈少
60
70
0
10
20
30
40
50
60
70
溫度
 溫度愈高 , 反應速率愈大
 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 有效 碰撞時，產生新物質
（2）有效碰撞條件：
 粒子有足夠 能量 。
 碰撞方位正確
。
 碰撞機會增加，反應速率快（攪拌時，反應速率 增加 ）
（3） 溫度 、 濃度 及， 表面積 因素，可以『碰撞學說』解釋
碰撞機會小
反應慢
碰撞機會大
反應快
（媒體：1，38”）
影響反應速率的因素
 影響反應速率的因素：
（媒體：1，2）
（1）物質本性：活性大，反應快
（2）濃度：濃度高，反應快
碰撞學說解釋
 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
 攪拌時, 溶的快, 但不能溶的多.
反應速率
溶解量
（五因素）
（溫度、水量）
範例解說
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。 D 。
 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。 C
。
1
 0.1  t  10 s
 當溫度55℃時，遮住瓶底十字所需的時間為？
t
(A) 28秒 (B) 20秒 (C) 10秒 (D) 5秒。 C 。
操縱
控制
應變
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：
 愈高溫、濃度愈大、表面積大者，反應快
實驗條件
貝殼重
貝殼顆粒大小
甲
乙
丙
丁
2g 2g 2g 2g 控制
粉狀 粉狀 顆粒 粉狀
加入20mL鹽酸的濃度 1M 5M 1M 5M
反應溫度
25℃ 25℃ 25℃ 35℃
 四次實驗中，反應速率快慢大小順序？ 丁＞乙＞甲＞丙
。
 由 甲 及 乙 兩次實驗，可知濃度影響反應速率的快慢。
 由 甲 及 丙 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 溫度 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？
無法判斷
。
範例解說
3. （ C ）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？  產生氫氣相等，且高溫快
（A）
（B）
（C）
（D）
高溫 , t 大
高溫 , t 小
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：
B 及 O2
 反應物為
；生成物為 BO2 。
 催化劑為何？ A
。
 中間產物為 AO2 。
 總反應式為子反應之和
參與第一子反應
，但本質不變
A  O2  AO2
第一子反應的
生成物，接續
次一反應進行
 B  AO2  A  BO2
A  O2  BB
 AO
AO22  A  BO2
O22  BO
範例解說
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 12 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℃？ 70 ℃。
1
 反應速率 R  （ 時間倒數 ）
t
溫度
20 C
30 C
R
1
96
1
48
（1/ t ）
1
1
 5
96 2  3
40 C 50 C
1
24
1
12
t  12 s
60 C 70 C
1
6
1
3
t  3s
80 C
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？ A＞B＞C
。
 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
？ A＜B＜C
。
反
應
時
間
時間少，
反應快，
濃度大。
反
應
速
率
BC
A
溫度
溫度
圖（一）
CA
先控制溫度變因
圖（二）
反應快，
濃度大。
範例解說
7. （ B ）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 H SO  2H   SO 2
2
4
4
(Ｃ)甲＞乙＞丙
(Ｄ)乙＞丙＞甲。
1
： 2
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
 2[ H 2 SO4 ]  [ H  ]
HCl  H   Cl 
1 ： 1
 [ HCl]  [ H  ]
CaCO3  2HCl  CaCl2  H 2O  CO2 
CaCO3  2H   Ca 2  H2O  CO2   [ H+ ] 愈大，速率愈快
mol 0.110 1
M甲 


M
l
10  10 20
mol 0.8  5 4
M乙 


M
l
15  5 20
mol
2 1
4
M丙  分子分母同時有毫升欲換算公升時，可以毫升直接運算

2 
M
 乙＝丙＞甲
l
19  1
20
課程結束
Jim with you