主题八化学反应速率与平衡.docx

主题八化学反应速率与平衡.docx

《主题八化学反应速率与平衡.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《主题八化学反应速率与平衡.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

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。