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誰吹氣球最用力---溫度影響反應速率
by yangsp, 2011-07-31 22:01:55, 人氣(4034)

中學化學示範實驗

Chemical Demonstrations for High School


國立彰化師範大學理學院化學系 提供

【策劃者:楊水平】  【製作者:吳鍬佩  E424031


誰吹氣球最用力---溫度影響反應速率

簡介

錐形瓶中裝入固體及不同溫度的鹽酸,氣球套於錐形瓶的瓶口,當反應進行時,氣球膨脹的程度會因溫度的不同而有所不同。

示範步驟

1. 先將氣球吹脹數次以鬆弛氣球的彈性。
2. 在二個氣球中各裝入 10 克的碳酸鈉。
3. 在二錐形瓶中各裝入冷和熱的 200 mL的3 M 鹽酸 。
4. 將氣球套於錐形瓶口(註1),如圖一所示。
5. 同時將二個氣球中的碳酸鈉倒入二支錐形瓶中(註2),並觀察氣球脹大的情形,如下圖二。
註1:此時使氣球中的固體粉末掉入錐形瓶中。
註2:氣球脹大時須注意安全。
註3:處理濃鹽酸時,宜戴上護目鏡、面罩及手套。

 

 

圖一

圖二

溶液和器材

1. 3M 的鹽酸:取 100 mL 的12 M 濃鹽酸用水稀釋至 400 mL。
2. 250 mL 錐形瓶(可套於錐形瓶口者)二個。
3. 碳酸鈉固體 20 克。
4. 冰塊若干。
5. 氣球二個。
6. 三腳架和石綿心網一組。
7. 酒精燈一座。

原理和概念

1. 碳酸鈉和鹽酸作用會產生二氧化碳氣體,而促使氣球脹大。
Na2CO3(aq) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + CO2(g) + H2O(l)
2. 反應的溫度提高,反應物粒子間運動速率增大,在單位時間內碰撞次數也就愈多,且碰撞時具有的能量愈大,因此反應速率變快,因此碳酸鈉與溫度高的鹽酸反應之速率會比與溫度低的鹽酸反應速率快。

教學提示

1. 此示範實驗可以醋酸替代鹽酸,或以金屬(如鋅、鎂等)替代碳酸鈉,產生氫氣以替代二氧化碳。
2. 可控制相同溫度不同濃度的鹽酸來進行實驗,以觀察濃度對反應速率的影響。
3. 可與學生討論,影響此示範實驗結果的變因有哪些?

問題和參考答案

1. 此示範實驗所產生的氣體為何?
答: 二氧化碳。
2.  根據實驗結果,溫度對氣球脹大的影響為何?
答: 溫度較高的鹽酸,可促使氣球脹大的程度較大。故溫度愈高,反應速率愈快。
3. 影響此示範實驗結果的變因有哪些?
答: 溫度、酸的濃度、碳酸鈉的量、固體粉末的顆粒大小(表面積)和不同氣球的伸縮度不同等。

參考資料

1. Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers, 2nd ed., 1988, Volume 2, p 143, Washington, D.C., American Chemical Society.
2. 林敬二 等主編,英.中.日化學大辭典,民國82年2月初版,頁600,台北市,高立圖書有限公司出版

適用程度

國民小學 ˇ國民中學 ˇ高級中學 大學普通化學

安全

 示範這個實驗必須戴安全眼鏡及可丟棄的手套。
 示範這個實驗實行適當的風險評估是老師的責任。

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