影响反应速率的因素

本页只讲一条中四内容标准：影响反应速率的因素。它建立在上一条标准的速率概念上，并为碰撞理论做准备，而碰撞理论正是下面一切的解释。

这里的任务是认识每一个因素、知道它把速率往哪个方向推，并能设计一次只测试一个因素的公平实验。

五个因素

考试必须掌握五个因素：

1. 溶液中反应物的浓度。
2. 气态反应物的压力。
3. 反应混合物的温度。
4. 固体反应物的总表面积（由颗粒大小控制）。
5. 催化剂，在自身不被消耗的情况下改变速率的物质。

对前四个，增大该因素就增大速率；对正催化剂，加入它会提高速率。每一个都是试卷二的常考题，所以要同时记住效果和原因。

浓度

溶解的反应物浓度越高，反应越快。每单位体积里有更多反应物粒子，所以像镁与盐酸这样的反应，在使用较浓的酸时会加快。

在气体体积对时间的图上，较高的浓度在开始时给出较陡的曲线。

压力（对气体）

对气体之间的反应，增大压力把气体粒子推得更靠近，实际上就是增大它们的浓度，所以速率增大。只有当至少一种反应物是气体时压力才重要；它对固体与溶液之间的反应没有影响。

温度

升高温度会强烈地增大速率。粒子获得动能、移动得更快。

温度在经典的硫代硫酸钠 + 盐酸实验中被考核：温度越高，硫沉淀盖住画在锥形瓶下方叉记号所需的时间越短，也就是速率越快。

表面积（颗粒大小）

对固体反应物，把它敲成较小的块或粉末，会增大暴露给另一反应物的总表面积，所以速率增大。碳酸钙粉末与酸反应比相同质量的大块大理石快。

注意较大的表面积来自较小的颗粒，学生常常把方向弄反。

催化剂

催化剂在自身不被永久消耗的情况下加快反应。二氧化锰 MnO₂ 催化过氧化氢分解成水和氧气。

催化剂在结束时以不变的质量被回收，而且它不改变生成的产物的量，只改变它生成得多快。催化剂将在下一条标准里完整讨论。

例题

题目。 两个实验让过量碳酸钙与 50 cm³、1.0 mol dm⁻³ 的盐酸在相同温度下反应。

实验 A 里碳酸钙是一整块大块；实验 B 里是相同总质量的细粉。(a) 说出哪个实验的起始速率较高。

(b) 说出二氧化碳的最终体积如何比较。(c) 解释你对 (b) 的答案。

第一步，找出改变了什么。 只有颗粒大小（表面积）不同；酸的量和它的浓度相同。

第二步，判断对速率的影响。 粉末（实验 B）有较大的总表面积，所以它的起始速率较高，它的曲线在开始时较陡。

第三步，判断最终体积。 两个实验里气体的最终体积相同。

第四步，解释最终体积。 酸是限量反应物（碳酸钙过量），两个实验用相同量的酸。

相同量的酸产生相同摩尔数的二氧化碳，所以气体总体积一致；不同的只是达到它的快慢。

答案。 (a) 实验 B（粉末）的起始速率较高。

(b) 二氧化碳的最终体积两者相同。(c) 因为每个实验里反应的酸的量相同，产生的 CO₂ 摩尔数相同；表面积改变速率，不改变产物的量。

练习题

题目。 一名学生通过测量锥形瓶下方叉记号消失所需的时间，研究温度如何影响硫代硫酸钠溶液与稀盐酸之间反应的速率。

30 °C 时时间是 60 s；50 °C 时是 25 s。(a) 说出哪个温度给出较快的反应。

(b) 解释原因。(c) 说出一个为公平测试必须保持不变的变量。

答案。 (a) 50 °C 给出较快的反应，因为叉记号在较短的时间内消失（25 s 对 60 s）。(b) 在较高温度下粒子有更多动能、移动更快，所以硫沉淀生成得更快。(c) 以下任一：硫代硫酸钠溶液的浓度和体积、酸的浓度和体积，或叉记号的深浅/大小，保持不变，使只有温度被改变。

考试提示

每当题目比较两个实验时，先问改变的是哪一个单一因素，并检查其余一切都相同，那正是考官要看的公平测试纪律。然后记住关键区别：改变浓度、压力、温度或表面积会改变速率（图有多陡、多早完成），但若限量反应物的量不变，产物的最终体积或质量就相同。

忽视这一点会导致一个经典的错误答案：以为反应越快就「产生越多气体」。

设计公平实验

这条标准的全部意义在于受控比较。要测试浓度，你保持温度、体积以及任何固体的量和形态相同，只改变浓度。

要测试表面积，你保持浓度、体积和温度固定，只改变颗粒大小。所测量的量，气体体积、质量减少，或到达固定浑浊度的时间，每次都必须用相同方式记录。

写实验报告时，要说出操纵变量（你改变的因素）、反应变量（速率，或由它求得速率的量）和至少一个固定变量，正如你在化学导论一章所学。

本节定位

这是**反应速率**一章的内容标准 7.2。它说出什么改变速率；下一条标准碰撞理论解释为什么。

用本章**复习笔记来加强，用练习题**自测。在我们的在线一对一 SPM化学课上，以英文授课，每小时 RM50 起，一对一老师可以检查你的公平测试答案是否总把速率与最终量分开，这是这条标准里最常见的失误。

快速回顾

• 五个因素：浓度、压力、温度、表面积、催化剂。
• 增大浓度、压力、温度或表面积会增大速率。
• 颗粒越小 → 表面积越大 → 反应越快。
• 改变因素改变速率，不改变产物的量（若限量反应物不变）。