17.1 不同速率的化學反應

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有些化學反應的速率很快，有些反應則較慢。煙花燃燒是一種非常迅速的反應。

17.1 不同速率的化學反應17.1 不同速率的化學反應

圖 17.1煙花燃燒是非常迅速的反應

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鐵釘與稀氫氯酸的反應則較慢。

17.1 不同速率的化學反應17.1 不同速率的化學反應

圖 17.2鐵釘與稀氫氯酸反應緩慢

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讓我們看看鋅與稀硫酸的反應：

17.2 反應速率的測定17.2 反應速率的測定

Zn(s) + H2SO4(aq) ZnSO4(aq) + H2(g)

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每分鐘有多少鋅被耗用；或

要測定反應的速率，可以量度


每分鐘有多少硫酸被耗用；或

每分鐘有多少硫酸鋅生成；或

每分鐘有多少氫生成。

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圖 17.3 鋅與稀硫酸的反應（由左至右）


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在一般情況下，要測定反應的速率，可量度：

在每一時間單位內有多少反應物被耗用；或

在每一時間單位內有多少生成物生成。

反應速率 =物質的量的變化

所需的時間

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要測定鎂與稀氫氯酸的反應速率，可以量度生成的氫的體積。

17.3 測定反應速率－量度氣體生成物的體積17.3 測定反應速率－量度氣體生成物的體積

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1 把稀氫氯酸倒入錐形瓶內。

2 投入鎂帶，並立即把駁有針筒的膠塞塞進錐形瓶口。

3 同時按下秒錶，開始計時。

圖 17.4收集由鎂和稀氫氯酸反應生成的氫氣的實驗裝置（只顯示在首分鐘內的變化）

1

2


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4 每隔 30 秒記錄生成的氫的體積，直至反應結束。


圖 17.4收集由鎂和稀氫氯酸反應生成的氫氣的實驗裝置（只顯示在首分鐘內的變化）

1

2

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圖 17.5鎂與稀氫氯酸的反應結果


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2 五分鐘後，再沒有氫氣生成，氫氣的總體積維持不變，反應結束。



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3 涉及的反應在五分鐘內總共生成 40 cm3 的氫。



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4 反應剛開始時，速率最快，曲線最陡。反應結束時，曲線會變平。



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大理石片（碳酸鈣）與稀氫氯酸反應時，會釋出二氧化碳氣體。

CaCO3(s) + 2HCl(aq) CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)

17.4 測定反應速率－量度反應混合物減少的質量17.4 測定反應速率－量度反應混合物減少的質量

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由於反應進行時，生成的二氧化碳氣體會從裝置逸走，所以錐形瓶內反應混合物的質量會不斷下降。

要測定該反應的速率，可以量度反應混合物在固定時距內減少的質量。


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1 把盛有稀氫氯酸的錐形瓶放在電子天平上。

圖 17.6量度碳酸鈣與稀氫氯酸的反應中反應混合物減少的質量的實驗裝置（只顯示在首分鐘內的變化）

1

2


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2 把已知質量的碳酸鈣加入稀酸中。



1

2

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3 記錄錐形瓶及反應混合物的質量，同時按下秒錶，開始計時。用藥棉塞進錐形瓶口，以防酸液外濺。



1

2

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4 每隔 30 秒記錄錐形瓶及反應混合物的質量，直至反應結束。



1

2

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圖 17.7碳酸鈣與稀氫氯酸的反應結果


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122 3 分鐘後，錐形瓶及反應混合物的質量維持

不變，再沒有減少，反應結束。

圖 17.7碳酸鈣與稀氫氯酸的反應結果


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硫代硫酸鈉溶液與稀氫氯酸反應時，會生成黃色的硫沉澱物。

Na2S2O3(aq) + 2HCl(aq) 2NaCl(aq) + SO2(aq) + H2O(l) + S(s)

17.5 測定反應速率－量度達到顯見階段所需的時間17.5 測定反應速率－量度達到顯見階段所需的時間

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1 在一張紙上畫上一個十字符號。

圖 17.8硫代硫酸鈉溶液與稀氫氯酸的反應過程


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2 把盛有硫代硫酸鈉溶液的燒杯放在白紙上，完全覆蓋十字符號。從燒杯上方應能清楚看見紙上的十字符號。



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3 把稀氫氯酸加入燒杯內。



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4 同時按下秒錶，開始計時。反應進行時生成的硫沉澱物令十字符號變得模糊。



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5 從燒杯的上方看不見十字符號時，便停止計時。



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反應進行時生成的硫沉澱物令溶液變得不透明，使我們不能從燒杯上方看見十字符號。

量度達到此情況所需的時間，便能測定反應的速率。

反應速率 1達到不透明階段所需的時間


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鎂與稀氫氯酸反應時，會釋出氫氣。如果反應在密封的容器內進行，容器內的壓力便會增大。

我們可以透過連接數據收集儀界面和電腦的壓力感應器來量度容器內壓力的變化，從而測定反應的速率。

17.6 測定反應速率－量度密封反應容器內壓力的變化17.6 測定反應速率－量度密封反應容器內壓力的變化

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圖 17.9 測定鎂與稀氫氯酸反應時壓力的變化的實驗裝置


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1 操作數據收集儀軟件，預備繪畫壓力與時間關係的曲線圖。

2 把鎂帶放入吸濾瓶內。

3 把稀氫氯酸倒入一個塑膠瓶內，並把塑膠瓶放進吸濾瓶內。


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4 用橡膠塞和少許真空密封劑密封吸濾瓶。

5 把吸濾瓶傾側，讓稀氫氯酸和鎂帶混合。同時開始記錄三分鐘內吸濾瓶中的壓力變化。


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固體反應物的表面面積增加；

反應物的濃度增加；和

溶液的溫度較高。

17.7 影響反應速率的因素17.7 影響反應速率的因素

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固體反應物的表面面積如何影響反應速率

固體反應物的表面面積增加，反應速率也隨之上升。


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固體反應物的表面面積如何影響反應速率

例如與稀氫氯酸反應時，碳酸鈣粉末的反應速率會較塊狀碳酸鈣的快。

圖 17.11碳酸鈣粉末與稀氫氯酸反應的速率（左）較塊狀碳酸鈣的反應速率（右）快


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反應物的濃度如何影響反應速率

在一般情況下，反應物的濃度增加，反應速率也隨之上升。


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圖 17.12 相同質量的鎂與不同濃度的氫氯酸反應的結果


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使用濃度較高的氫氯酸時，反應較快完成，即是反應的速率較快。


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溫度如何影響反應速率

在大部分情況下，增加溫度會增加反應速率。


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