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道耳吞-原子說

濃度、壓力與接觸面積

一、均相反應與非均相反應

  1. 均相反應:反應物在同一相中的反應,可均勻混合。(通常為氣相或液相)
  2. 非均相反應:反應物在不同相間的反應。(反應發生在相與相間的接觸面上)
均相反應與非均相反應(照課本表)
項目 均相反應 非均相反應
意義 反應物在同一相中的反應,可均勻混合。
(通常為氣相或液相)
反應物在不同相間的反應。
(反應發生在相與相間的接觸面上)
實例 HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)
H2(g) + I2(g) → 2HI(g)
CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)
2Mg(s) + O2(g) → 2MgO(s)
說明 反應速率與反應物的濃度(或分壓)有關。 反應速率與反應物的濃度(或分壓)及接觸面積有關。

二、濃度、壓力

  1. 反應物濃度(或分壓)愈大,則反應物粒子的碰撞頻率愈高,反應速率愈快。
  2. 在溶液中,反應物的濃度增加,可使反應速率變快。
  3. 在氣相中,反應物的分壓(或濃度)增加,可使反應速率變快。
  4. 【註】氣相反應中,增加反應物或縮小容器體積可使濃度增加。

三、接觸面積

  1. 非均相反應發生於相與相間的接觸面,增加接觸面積,可使反應速率變快。
  2. 增加接觸面積的方法:
    (1) 攪拌。
    例 將糖溶於水,經由攪拌可縮短溶解和所需時間,乃因攪拌可不斷地使水與糖接觸,增加更多的接觸面積。
    (2) 將固體反應物切割成更小的顆粒。
    例① 鐵釘在純氧中只能加熱至通紅,等重的鐵絲在純氧中卻可以劇烈的燃燒。
    ② 碳酸鈣與同濃度、同體積的鹽酸反應,粉末狀較等重的塊狀的碳酸鈣反應速率快。
    ③ 麵粉工廠、礦坑及八仙樂園的粉塵爆炸事故,皆為粉塵與空氣的接觸面積大所造成。
  3. 一般而言,非均相反應的反應速率可視為與固體反應物的總表面積成正比。
    1 個邊長 n cm 的正立方體 ⇒ 表面積 = 6 × n2
    邊長 n 等分切割 → 表面積增為 n 倍,反應速率增為 n 倍
    n3 個邊長 1 cm 的正立方體 ⇒ 表面積 = 6 × 12 × n3 = 6n3

重點:濃度/分壓增加 → 碰撞更頻繁 → 反應更快;非均相反應還要看接觸面積(越大越快)。

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