反应速率和化学平衡1试验1浓度与表面积对反应速率的影响.DOC

 實驗1-1 濃度與表面積對反應速率的影響 1-1-1 濃度影響反應速率 1-1-2 表面積影響反應速率 實驗1-2 溫度對反應速率的影響 1-2-1 反應時間與反應速率 1-2-2 溫度與反應速率 1-4-1 可逆反應 1-4-2 影響化學平衡的因素  ─ 本節中，我將學習到 ────────────────── 濃度對反應速率的影響　　表面積對反應速率的影響 反應速率的粒子觀點 ─────────────────────────────── 吃火鍋時，為什 麼總是將肉類切成小塊或薄片後 再燙涮呢（如右圖）？ 　　　　　→將肉切成薄片燙涮 　　在第三冊第五章第五節中，我們曾以粒子觀點描述物質的化學反應。當反應物的粒子發生碰撞時，若能量夠高，則反應物粒子的組成原子將掙脫彼此間結合的力量，而產生原子重新排列以組成生成物的粒子。 　　事實上，有的化學反應很快，例如燃燒汽油，有的化學反應卻很慢，例如鐵釘生鏽。描述化學反應的快慢程度，稱為反應速率，我們可以用在反應時間內所消耗的反應物質量，或反應時間內所產生的生成物質量來描述。例如二氧化碳氣體通入澄清石灰水時，每秒產生碳酸鈣沉澱的質量，即可用來表示該反應的速率。 　　哪些因素會影響反應速率呢？在生活的經驗中，我們可以發現，物質發生化學反應的速率與物質的本性有關，例如汽油較木材容易燃燒；另外，在第三冊第五章的實驗中，曾觀察鈉、鉀較鎂、鋁、鐵、銅等金屬容易與水反應。除了物質的本性之外，還有其他因素會影響反應速率嗎？ 　　在第三冊第一章提到，以點燃的線香分別插入集滿空氣和氧氣的廣口瓶內，發現線香在充滿氧氣的廣口瓶內會燃燒非常劇烈（圖1-1）。另外，當我們以火源接觸竹筷時，發現竹筷不容易點燃；若將竹筷削成等質量的碎竹片時，卻很容易點燃（圖1-2）；為何會有如此明顯的差異呢？ 圖1-1　線香在空氣與氧氣中的燃燒情形 圖1-2　竹筷與碎竹片在空氣中的燃燒情形 　　現在，讓我們利用以下的實驗，探討濃度與表面積對反應速率的影響。  【目的】探討反應物濃度及表面積，對反應速率的影響。 【器材】（以組為單位） 項目 數量 項目 數量 試　管 4支 試管架 1座 鹽酸（1 M） 40毫升 蒸餾水 30毫升 天　平 1座 大小相同的鋅片 3片 試管刷 1支 量筒（50毫升） 1支 滴　管 1支 鋅　粉 1瓶 【步驟】 一、濃度對反應速率的影響 1. 在試管甲中倒入5毫升鹽酸和5毫升水，混合均勻。 2. 在試管乙中倒入1毫升鹽酸和9毫升水，混合均勻（如圖A）。 3. 兩試管中各加入大小相同的鋅片（如圖B）。 4. 觀察比較甲、乙兩試管中產生氣泡的速率，並記錄之。 相同體積、不同濃度的甲、乙試管溶液　　　 甲、乙試管溶液和鋅片反應 二、表面積對反應速率的影響 1. 取1片鋅片，稱取質量後，放入試管丙中。 2. 再秤取與步驟一質量相同的鋅粉，放入試管丁中（如圖C）。 3. 在試管丙、丁中分別加入同濃度的鹽酸各10毫升，輕搖試管（如圖D）。 4. 觀察比較丙、丁兩支試管中產生氣泡的速率，並記錄之。  　　 裝不同粗細程度鋅的丙、丁試管　　 丙、丁試管中的鋅與鹽酸反應 【問題與討論】 1. 步驟一中，哪一支試管冒出的氣泡較快？濃度大小與反應速率的關係為何？為什麼？ 2. 步驟二中，哪一支試管冒出的氣泡較快？顆粒大小與反應速率的關係為何？為什麼？ 1-1-1　濃度影響反應速率 　　將鋅片置入鹽酸時，產生氫氣（式1-1）。 　　 鋅 ＋ 鹽酸 → 氯化鋅 ＋ 氫 　　Zn(s) ＋ 2 HCl(aq) → ZnCl2(aq) ＋ H2(g) 　　相同的鋅片分別置入兩支試管中，隨著加入試管中的鹽酸濃度不同，產生氣泡的速率不同；濃度較大的鹽酸，其反應速率較快。這是因為化學反應發生時，反應物的粒子必須相互碰撞才有機會反應，使原子重新排列產生生成物。例如鹽酸與鋅片（反應物）必須碰撞，才會有氣體（生成物）產生。因此，反應物濃度愈大時，單位體積的反應物粒子較多，使得反應物粒子相互碰撞的反應機會增多，其反應速率愈快。 1-1-2　表面積影響反應速率 　　在兩支試管中裝入相同質量的鋅片和鋅粉後，再加入相同濃度和體積的鹽酸時，反應產生氣泡的速率不同；鋅粉的反應速率較快。這是因為固態的反應物質量相同時，其切割的顆粒愈小，總表面積愈大，在相同時間內反應物的粒子相互碰撞的反應機會增多，所以反應速率會增加。 　　通常，「液體」和「氣體」物質比「固體」物質容易起化學反應。此因固體顆粒只有表面部分才會參與反應，而液體、氣體的粒子能均勻分散成個別粒子，使其互相碰撞的反應機會增多，所以反應速率也比較快。在化學實驗中，常將許多固態的化學藥品配成一定濃度的溶液來使用，除了方便計量外，溶液比固態的化學藥品