主题八化学反应速率与平衡.docx
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主题八化学反应速率与平衡
主題八：
化學反應速率與平衡
例題01：
夏琳做了一個酵素反應的實驗，得到數據如下表。
由此實驗結果推論，下列何者是使此實驗反應後生成物質的質量增加之主要關鍵？
。
【90基測題本一】《答案》B
（A）酵素的多寡ˉ（B）作用溫度的高低ˉ（C）反應前反應溶液之總體積ˉ（D）反應前待作用物的質量
核心概念：
科學探究控制變因、操縱變因、應變變因
甲乙（丙丁）：
控制變因：
反應溶液之總體積、作用溫度、反應前待作用物的質量。
操縱變因：
酵素體積；應變變因：
反應後生成質量（不變）。
意義：
（）。
甲丙（乙丁）：
控制變因：
反應溶液之總體積、酵素體積、反應前待作用物的質量。
操縱變因：
作用溫度；應變變因：
反應後生成質量（改變）。
意義：
（）。
延伸概念：
探討變因的方法：
通常在推行科學活動時，為了瞭解某一因素（例：
溫度）如何影響反應結果（例：
反應時間）時，需將其他可能影響反應結果的其他因素的量（例：
反應物的濃度、體積與生成物的沉澱量）維持不變，只改變該一因素（例如：
溫度）的量。
當這些可能影響因素的量控制不變時，我們稱這些被控制的因素為_______變因，被改變的因素為________變因，反應的結果則稱為_______變因。
我們常利用固定________變因以探究________變因與______變因的因果關連性。
例題02：
氮氣與氫氣在高溫、高壓下製氨的化學反應為一可逆反應，其平衡反應式如下：
若改變反應條件時，下列何者不會使平衡反應式發生改變？
（A）增加氮氣與氫氣的濃度 （B）增加催化劑的量 （C）增高溫度 （D）增大壓力。
【94基本學測一】《答案》B
核心概念：
影響化學平衡的因素
影響化學平衡的因素：
溫度、濃度、壓力（氣體）。
催化劑會影響反應速率但不會改變平衡。
延伸概念：
影響化學平衡的因素：
在已達平衡的化學反應中,常會因各種因素的改變而破壞平衡,這些因素一般有:
1.濃度:
（1）反應物濃度增加時,正反應多於逆反應,如
2K2CrO4+H2SO4
K2Cr2O7+H2O+K2SO4中,若多加入H2SO4（K2CrO4足夠）可使反應
向右方的生成物進行,發生正反應變化.由黃色變橙色,或加入K2CrO4也是如此.
（2）生成物濃度增加時,逆反應多於正反應,如上一式子中,增加H2O量,可始使反應向左
方的反應物進行,發生逆反應變化.由橙色變黃色,或加入K2Cr2O7或K2SO4也會達到此
效果.
（3）反應物或生成物濃度的減少也會破壞平衡,如上一式子中,
a.降低H2SO4的濃度,例如加入氫氧化鈉（NaOH）,它會和H2SO4作用,消耗H2SO4可使此
化學反應由生成物返回反應物,產生逆反應.
b.減少H2O,如加熱使水蒸發,可使此化學反應由反應物產生生成物,產生正反應
c.如上一式子中,也可判斷,鉻酸鉀在鹼性溶液中較穩定,二鉻酸鉀在酸性溶液中較穩
定
2.溫度:
（1）若為放熱反應（即反應後溫度上升）,若降溫可使反應向右（即正反應）進行;加熱可使反
應向左（即逆反應）進行
（2）若為吸熱反應（即反應後溫度下降）,若降溫可使反應向左（即逆反應）進行;加熱可使反
應向右（即正反應）進行
如無色的四氧化二氮（N2O4（g））會因吸熱而變成紅棕色的二氧化氮NO2（g）
N2O4（g）（無色）＋熱→2NO2（g）（紅棕色）（吸熱）
加熱時（有利於正反應）,正反應速率較快,即產生生成物NO2（g）,紅棕色漸變濃。
降溫時（有利於逆反應）,逆反應速率較快,即產生反應物N2O4（g）,紅棕色漸變淡
例題03：
有一未平衡的反應式：
，下列有關此式的敘述何者正確？
（A）
、
和
皆為反應物 （B）由此式可預測發生此反應的快慢 （C）
在此反應中可以增加生成物的總量 （D）在
、
和
前分別加係數3、1、2可均衡此方程式。
【93基本學測二】《答案》D
核心概念：
化學反應式
平衡方程式：
3H2+N2
2NH3。
（A）（C）Fe2O3為催化劑，不會增加生成物的總量。
（B）僅由此式無法預測發生此反應的快慢。
延伸概念：
化學反應速率的測定法：
通常可用單位時間內反應物或生成物的變化量來表示。
1.觀察顏色改變例：
________________________________________。
2.觀察氣泡產生例：
________________________________________。
3.觀察容器內氣體壓力的變化例：
________________________________________。
4.觀察質量的變化例：
________________________________________。
5.測量溶液的pH值例：
________________________________________。
6.觀察沉澱量的變化例：
________________________________________。
例題04：
燃燒紙張時，將紙張逐一的放入火爐中會比整疊放入火爐中，燃燒得更旺盛，下列何者為造成此現象的主要原因？
（A）溫度的高低不同 （B）物質對氧的活性不同 （C）反應物的總體積不同 （D）反應物的接觸面積不同。
【94基本學測二】《答案》D
核心概念：
物質變化與反應速率
（A）同一火爐溫度會相同。
（B）紙張與整疊紙仍屬同一物質，對氧活性都相同。
（C）紙張只是整疊紙的一小部份，分散與組在一起的體積不會改變。
（D）每張紙的上下底與整疊紙上下底面積相同，但紙張數量極多，即使整疊紙尚有側面高度的面積，但表面積總和仍遠不如分散的紙張。
延伸概念：
影響反應速率的因素：
（1）活性（物質本性）：
其他條件相同時，活性_______的元素反應速率較快。
例：
汽油較木材
容易燃燒，鈉比銅更易氧化。
鈉、鉀較鎂、鋁、鐵、銅、鋅、鉛易與
水反應。
（2）濃度：
反應物的濃度愈大，反應速率愈快。
例：
鹽酸的濃度愈大，與貝殼反應產生二氧化
碳的速率較快。
（3）接觸面積（顆粒大小）：
顆粒越細，接觸面積也會變_____，反應速率越______。
例：
細小的樹枝，比整塊的木材較易燃燒。
（4）溫度：
一般而言，溫度越_____，反應速率也會變快。
例：
冰箱的低溫會降低食物的腐敗速率。
（5）催化劑：
適當的催化劑會改變反應速率，通常是使反應變快。
例：
使用________當催化劑
，可加速雙氧水分解。
（6）壓力：
壓力對於氣體的反應速率影響很大。
當壓力加大時，氣體的體積會減少，所以在單
位體積中氣體的分子數會增加，碰撞的機會也會相對的增加，反應速率也就加快了。
例題05：
室溫下，當一化學反應已達平衡時，則下列有關此平衡狀態的敍述何者正確？
（A）反應物完全耗盡 （B）反應和逆反應均停止 （C）反應物和生成物濃度必相等 （D）正反應速率等於逆反應速率。
【95基本學測一】《答案》D
核心概念：
化學平衡
當一化學反應已達平衡時代表正反應速率等於逆反應速率，此時反應物和生成物呈現動態平衡（非反應停止），並非單一方面被耗盡，也不代表反應物和生成物濃度會相等。
延伸概念：
化學平衡：
1.可逆反應，當正、逆反應的速率相等時，外觀不再改變，此時即處於______的狀態。
2.達化學平衡時，反應物及生成物的量都不會再減少或增加。
3.平衡時，因外觀上各物質的濃度都不再發生變化（不代表反應物和生成物濃度相等），通
常會被誤以為反應已停止進行。
事實上，正、逆反應仍持續進行，只是其________相等。
4.化學平衡為一種____態的平衡而非停止。
例題06：
在
的反應中，MnO
所扮演的角色為何？
ˉ（A）反應物ˉ（B）生成物ˉ（C）催化劑ˉ（D）助燃物。
【90基測題本二】《答案》C
核心概念：
催化劑的功能
凡影響化學變化速率,而本身在反應最後並未改變化學性質和質量的物質,稱為催化劑
延伸概念：
＊催化劑會參與整個化學反應,改變反應機構,但在反應後又會釋放回來,所以反應後本身性
質和質量皆不改變,也不出現在淨方程式中.
＊催化劑主要是在降低要達到反應所需的能量
（活化能）,使發生反應所需的最低能量之分子數增
加,有效碰撞頻率增高,反應速率加快.如右圖:
甲為一化學反應中,要發生反應需要E1的能量
乙為加入催化劑後,要發生反應只需要E2的能量而
二者,生成物與反應物的能量差是不變的,即其吸
熱或放熱的量並不因加入催化劑而改變。
一、催化劑的定義：
1.加入後能改變化學反應速率的物質稱之為________劑。
2.工業上應用的催化劑，稱為______。
3.在生物體內的催化劑，稱為______或________。
二、催化劑的特性：
1.催化劑可參與反應。
2.反應前後，催化劑毫無損失或改變，質量、化學性質都不變。
3.催化劑（酵素）具有選擇性，不同反應所使用的催化劑不相同。
同一種催化劑並非適用於所有化學反應。
不一定每個反應都有催化劑可以用。
三、催化劑的分類
1.正催化劑：
可使正、逆反應的速率同時______。
2.負催化劑：
可使正、逆反應的速率同時______。
三、催化劑對反應速率的影響：
1.催化劑只能改變反應速率，無法使不能反應的物質產生反應。
2.催化劑只能改變反應速率，不能改變生成物的量。
3.催化劑同時加快（或減慢）正、逆反應的速率，故催化劑不能改變化學平衡。
四、催化劑運用的實例：
1.人體唾液的澱粉酶可加速_______的分解。
2.胃液中的胃蛋白酶能促進_______的分解。
3.光合作用的催化劑為_________。
4.以雙氧水製備氧氣，加入________時，分解速率明顯變快。
反應式：
（）。
例題07：
1.根據下列所提供的資料，回答1～4題：
甲烷和乙烷的分子結構如上圖所示，圖中一個氫原子可被一個氯原子（Cl）或氟原子（F）取代，若將甲烷或乙烷分子中的氫原子換成氟原子或氯原子，就形成氟氯碳化合物，這類化合物有好幾種，常以CFC來代表。
常溫常壓下CFC大多是易揮發的液體，具有無毒無臭、性質安定、不易燃燒的特點，適於作冰箱或冷氣機的冷媒、噴霧罐的推進劑、製造軟性塑膠的發泡劑及清理電子零件的洗潔劑。
這些產品使用後若沒有適當的處理，很容易讓CFC擴散到大氣中。
它在對流層內幾乎不會被分解，可以慢慢的上升到平流層。
在平流層中由於高能輻射線的照射，使CFC分解而釋放出一個氯原子，此氯原子可與臭氧分子（
）反應生成氧分子（
），已反應的氯原子又可再生，重複與其他臭氧分子反應。
經一連串反應後，一個CFC分子甚至可以使十萬個臭氧分子產生反應。
因此為了使臭氧層不會繼續被破壞，先進國家已協議禁用CFC。
【註】：
離地面約10公里以下的大氣層為對流層，對流層之上到離地面約50公里之間的大氣層為平流層。
【91基本學測一】
（ ）
（1）下列各化學式所代表的化合物中，何者是由取代乙烷分子中的氫原子而得的氟氯碳化合物？
ˉ（A）
ˉ（B）
ˉ（C）
ˉ（D）
。
（ ）
（2）文中提到CFC可作冷媒、噴霧推進劑、發泡劑及洗潔劑等用途，此與CFC的何項性質無關？
ˉ（A）無毒無臭ˉ（B）容易液化和揮發ˉ（C）安定不易燃燒ˉ（D）遇高能輻射線容易分解。
（ ）（3）若大量使用CFC，最可能造成的環境問題為下列何者？
ˉ（A）使地面的紫外線指數增加ˉ（B）照光分解產生有毒的氟化物ˉ（C）使人呼吸的氧濃度增加而造成身體不適ˉ（D）產生大量氯氣造成居家環境的空氣汙染。
（ ）（4）一個CFC分子甚至可使十萬個臭氧分子反應生成氧分子，下列何者為其主要原因？
ˉ（A）一個CFC分子分解一次可產生許多氯原子ˉ（B）一個CFC分子可與許多個臭氧分子直接反應ˉ（C）一個CFC分子分解產生的氯原子可重複與許多臭氧分子反應ˉ（D）一個CFC分子與一個臭氧分子反應產生許多活性大的氧原子。
《答案》
（1）D
（2）D （3）A （4）C
2.
核心概念：
臭氧層
乙烷分子中的氫原子共有6個。
因此無論以幾個氯原子（Cl）或氟原子（F）取代後應該維持氫、氟及氯共6個，所以取代後化學式：
C2HaClbFc而a＋b＋c＝6
由資料得知：
CFC大多是易揮發的液體，具有無毒無臭、性質安定、不易燃燒的特點，適於作冰箱或冷氣機的冷媒、噴霧罐的推進劑、製造軟性塑膠的發泡劑及清理電子零件的洗潔劑。
臭氧層能保護地球不被過量紫外線照射，而CFC擴散到大氣中。
它在對流層內幾乎不會被分解，可以慢慢的上升到平流層。
在平流層中由於高能輻射線的照射，使CFC分解而釋放出一個氯原子，此氯原子可與臭氧分子（
）反應生成氧分子（
），已反應的氯原子又可再生，重複與其他臭氧分子反應。
延伸概念：
成分
二氧化碳：
一般含碳物質的燃燒
（1）氧經過燃燒及呼吸作用，產生二氧化碳
二氧化碳和水經過光合作用，產生氧氣及葡萄糖
（2）因人類大量砍伐森林，且汽機車、工廠大量的燃燒石油，使得
二氧化碳在空氣中的含量從20世紀到本世紀初增加了_____﹪
（佔空氣體積0.03﹪變成0.033﹪）。
（3）二氧化碳濃度的提高，會造成________，地球的溫度提_____。
一氧化碳：
含碳物質燃燒時，因氧氣不足而產生
（1）一氧化碳有____，吸入過量會死亡。
（2）家中使用瓦斯不慎，造成中毒的是一氧化碳中毒。
（燃燒時門窗
不能緊閉，以防中毒）
二氧化硫：
石油與煤炭的成分中含有____，燃燒會產生二氧化硫
（1）人吸入肺部後，會傷害支氣管、使人咳嗽、呼吸困難。
（2）_______的成因之一。
因為二氧化硫溶於雨水後會形成________，加上碳、氮的氧化物溶於雨水也是呈_____性，造成了酸雨的形成。
酸雨會侵蝕大理石建築物與藝術品，同時改變土壤、湖泊的酸鹼性，影響生態劇烈。
氮的氧化物：
主要是汽機車所排放的
（1）因汽機車引擎內的溫度很_______，此時氮氣會與氧氣反應變成
______________。
（2）對人體有害。
（3）_______的成因之一。
煙霧與塵埃：
汽機車、飛機、煉油廠、塑膠工廠都可能排放含有石油成分的煙霧。
這些煙霧含有微小的顆粒，漂浮在空氣中，在它的表面上常附著各種污染物，如碳、硫和氮的氧化物及石油成分，因此造成___________的情況。
3.請在閱讀下列敍述後，回答問題：
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，其實驗裝置如下圖所示。
2.在四支試管中分別加入10.0mL不同濃度的鹽酸水溶液，觀察反應時產生氣泡的情形。
實驗詳細的資料如下表所示：
（ ）
（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 （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 （B）甲和丙 （C）乙和丙 （D）乙和丁。
【95基本學測一】《答案》
（1）A
（2）A
核心概念：
影響反應速率因素與控制變因
1.濃度較大時,粒子碰撞的機會增高,反應速率較快.
如:
（1）大小相同的貝殼,和濃度較大的鹽酸作用比和濃度較小的鹽酸作用反應要快.
（2）以點燃的線香放入充滿氧氣的廣口瓶內（高濃度的氧）,燃燒相當劇烈.
2.一般增加濃度的方法：
（1）液體時,加入更多反應物或移開溶劑
（2）氣體時,增加氣體的量或縮小容器體積.
3.若反應物的質量相同,較細粒的表面積較大,反應粒子碰撞的機會增高,反應速率較快.
（1）如右為每邊2cm正立方體的反應物,表面積為2×2×6=24（cm2）若每邊均分成二等分,成8
小塊,總表面積為1×1×6×8=48（cm2）,接觸面積大增
（2）同量的反應物,接觸面積增加只能加快速率,無法增加生成物的產量
（3）攪拌能增快溶解速率,也是因接觸面積增加.
（4）如:
鋅粉和硫酸銅作用比鋅粒快Zn+CuSO4→ZnSO4+Cu
大理石粉和鹽酸作用比大理石塊快
CaCO3+2HCl→CaCl2+CO2+H2O
煤塵或麵粉燃燒常達爆炸的程度燃燒木材要先將木材切成片狀
4.一般反應物為液體或氣體時比固體容易起化學變化,是因前者較易移
動,且分子散開表面積增大,所以反應速率較快.所以,化學實驗時,
常將固體溶於水配成一定的濃度後再使用.
5.以實驗證明:
（1）以不同濃度的鹽酸各和大小約略相同的貝殼作用,觀察其反應速率,
可發現濃度越大,反應速率越快
（2）以同濃度的鹽酸各和塊狀與粉末狀的貝殼（質量相同）作用,觀察其反應速率,可發現顆粒
越細,總表面積越大,反應速率越快
控制變因：
大理石大小與形狀。
操縱變因：
鹽酸濃度。
應變變因：
產生氣泡速率。
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