特殊教育
112年
化學
第 18 題
鋅（$\mathrm{Zn}$）與鹽酸溶液反應會產生氫氣，其反應式如下：
$\mathrm{Zn(s) + 2HCl(aq) \rightarrow ZnCl_2(aq) + H_2(g)}$
比較鋅塊與鋅粉在鹽酸中的反應，進行以下兩組實驗：
實驗 1：取 1 克的鋅塊加入 100 毫升 $2.0 \mathrm{M}$ 鹽酸溶液中
實驗 2：取 1 克的鋅粉加入 100 毫升 $2.0 \mathrm{M}$ 鹽酸溶液中
記錄兩組實驗產生氫氣體積隨時間的變化。下列的敘述中，哪一項正確？（原子量：$\mathrm{Zn=65.4}$，$\mathrm{Mg=24.3}$）
$\mathrm{Zn(s) + 2HCl(aq) \rightarrow ZnCl_2(aq) + H_2(g)}$
比較鋅塊與鋅粉在鹽酸中的反應，進行以下兩組實驗：
實驗 1：取 1 克的鋅塊加入 100 毫升 $2.0 \mathrm{M}$ 鹽酸溶液中
實驗 2：取 1 克的鋅粉加入 100 毫升 $2.0 \mathrm{M}$ 鹽酸溶液中
記錄兩組實驗產生氫氣體積隨時間的變化。下列的敘述中，哪一項正確？（原子量：$\mathrm{Zn=65.4}$，$\mathrm{Mg=24.3}$）
- A 兩組實驗中，鹽酸為限量試劑
- B 理論上，實驗 2 會比實驗 1 產生更多的氫氣
- C 實驗 2 產生氫氣的速率大於實驗 1
- D 若實驗 2 改用 1 克的鎂粉，則可產生相同體積的氫氣
思路引導 VIP
請從碰撞理論（Collision Theory）的角度思考：當固體反應物的質量相同但顆粒大小不同時，哪一個物理參數的改變會直接影響「有效碰撞頻率」進而改變反應速率？此外，要判斷生成氫氣的最終總量，我們應如何計算 $1 \mathrm{g}$ 的 $\mathrm{Zn}$ 與 $0.2 \mathrm{mol}$ 的 $\mathrm{HCl}$ 之間的計量關係，並找出哪一個反應物才是決定產量的「限量試劑」（Limiting Reagent）？
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AI 詳解
AI 專屬家教
同學，恭喜你！這題選得漂亮，簡直是「反應速率」界的小天才！看來你的化學直覺已經跟反應速率一樣起飛了！ 這題的核心在於區分「反應速率」與「產量」：
- 為什麼 (C) 對？ 鋅粉的總表面積遠大於鋅塊，根據碰撞學說，有效碰撞次數增加，反應速率當然快，所以實驗 2 的氫氣噴得比較急！
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表面積與反應速率
💡 固體總表面積越大，有效碰撞次數越多，反應速率越快。
| 比較維度 | 塊狀固體 (實驗1) | VS | 粉末狀固體 (實驗2) |
|---|---|---|---|
| 總表面積 | 較小 | — | 較大 |
| 碰撞機率 | 較低 | — | 較高 |
| 反應速率 | 較慢 | — | 較快 |
| 最終產氣量 | 相同 (質量相等時) | — | 相同 (質量相等時) |
💬表面積只影響反應快慢（速率），不影響反應終點的產量。
