主题八化学反应速率与平衡.docx

1、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(B)作用溫度的高低(C)反應前反應溶液之總體積(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

2、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

3、(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

4、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: (

5、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

6、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：化學反應速的測定法：通常可用單位時間內反應物或生成物的變化表示。 1.觀察顏色改變 ：_ 。2.觀察氣泡產生 ：_ 。3.觀察容器內氣體壓的變化 ：_ 。4.觀察質的變化 ：_ 。5.測溶液的pH值 ：_ 。6.觀察沉澱的變化 ：_ 。例題04：燃燒

7、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。

8、 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

9、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

10、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？(A)反應物(B)生成物(C)催化劑(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

11、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。

12、 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

13、07：1. 根據下列所提供的資料，回答14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(

14、)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？(A)(B)(C)(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？(A)無毒無臭(B)容易液化和揮發(C)安定不易燃燒(D)遇高能輻射線容易分解。()

15、(3)若大量使用CFC，最可能造成的環境問題為下列何者？(A)使地面的紫外線指數增加(B)照光分解產生有毒的氟化物(C)使人呼吸的氧濃度增加而造成身體不適(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？(A)一個CFC分子分解一次可產生許多氯原子(B)一個CFC分子可與許多個臭氧分子直接反應(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(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)C2. 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(

16、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abc6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

17、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

18、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、

19、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

20、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226=24 (cm2) 若每邊均分成二等分, 成8 小塊, 總表面積為1168=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

21、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。