浓度越高,每单位体积内的反应物粒子越多,粒子碰撞更频繁,速率就上升。考官给分的是完整的推理链,而不只是“更快”这两个字。
浓度到底改变了什么?
浓度是固定体积内溶质的量,例如 mol/dm³。浓度加倍,就是在同样的空间里放进两倍的反应物粒子。
粒子并没有跑得更快,能量也没有增加,只是更常互相碰撞。反应要发生,粒子必须带着足够的能量碰撞,所以每秒碰撞越多,每秒的有效碰撞也越多。
解释该怎么写?
分成四个环节,一环都不能少:
- 浓度更高,所以每单位体积内的粒子更多。
- 粒子彼此更靠近,所以碰撞更频繁。
- 每个粒子的能量和原来一样,所以有效碰撞所占的比例不变。碰撞更多,就意味着每秒的有效碰撞更多。
- 反应速率上升。
同样的推理也适用于气体加压:同样数量的气体粒子被压进更小的体积。
例题
以下为编造数据。一位学生把 25.0 cm³、浓度 1.00 mol/dm³ 的酸加水稀释到 50.0 cm³。然后分别记录两次反应收集同样一小份气体所需的时间。
| 酸 | 浓度 (mol/dm³) | 收集 30 cm³ 所需时间 (s) |
|---|---|---|
| 原来的 | 1.00 | 40 |
| 稀释后的 | ? | 80 |
**步骤 1,求新浓度。**酸的摩尔数 = 1.00 × 0.0250 = 0.0250 mol。体积现在是 50.0 cm³ = 0.0500 dm³。
**步骤 2,相除。**浓度 = 0.0250 ÷ 0.0500 = 0.500 mol/dm³。
**步骤 3,比较。**速率可用 1 ÷ 时间来比较。原来的:1 ÷ 40 = 0.025 每秒。稀释后的:1 ÷ 80 = 0.0125 每秒。
**步骤 4,解释。**稀释后的酸浓度只有一半,每单位体积的粒子更少,碰撞较不频繁,每秒的有效碰撞更少,速率更低。在这组编造的数据里速率刚好减半,但这只是这些数字显示的结果,不是规则。
要注意哪个错误?
错误答案:“浓度更高,粒子有更多能量,所以更多粒子会碰撞。”
关于能量的说法是错的。浓度改变的是粒子相遇的频率,不是每个粒子的能量。第二个错误是只写“更多碰撞”,却没有说碰撞更频繁,也没有说更多碰撞属于有效碰撞。
纠正:“每单位体积内有更多粒子,所以碰撞更频繁,每秒发生更多有效碰撞。”
自我检测
1. 10.0 cm³、2.00 mol/dm³ 的溶液加水稀释到 40.0 cm³。新的浓度是多少?
查看答案
摩尔数 = 2.00 × 0.0100 = 0.0200 mol。新体积 = 0.0400 dm³。浓度 = 0.0200 ÷ 0.0400 = 0.500 mol/dm³。
2. 用两句话解释:其他条件相同时,为什么 0.50 mol/dm³ 的酸比 1.00 mol/dm³ 的酸反应慢。
查看答案
0.50 mol/dm³ 的酸每单位体积的粒子较少,所以碰撞较不频繁。每秒的有效碰撞更少,因此速率较低。
3. 判断对错:浓度加倍会让粒子的能量变成两倍。
查看答案
**错。**浓度改变的是碰撞频率,粒子的能量取决于温度。
接下来学什么?
下一步把同样的四环推理用在固体上,见粉末与块状:不改变用量的比较。方程式配平推理训练器和摩尔与方程式比例辅导工具能帮你在解释速率之前先核对用量。
如果你的想法对、顺序却乱,老师可以在线上一对一化学补习中和你一起练习措辞。