DSE 化學｜反應速率備課指引（導師用）｜碰撞理論、因素分析與斜率計算

2026-11-01

學生一見「速率」就寫「快啲」，但答題要的是數字加原因。這一堂把兩件事綁死：速率一定要有單位，解釋一定要回到「碰撞頻率」或「有效碰撞比例」。

本堂目標　學生能夠：① 由數據算平均速率並讀出曲線斜率代表瞬時速率；② 用碰撞理論解釋濃度、溫度、表面積、催化劑與壓力的影響；③ 設計一個控制變數的實驗比較兩組速率；④ 由氣體體積數據判斷反應是否完成。

01　先備知識（開課前 3 分鐘快檢）

以下任何一項未過關，本堂就會卡住，先補該項：

技能	快檢題	過關標準
摩爾與氣體體積	室溫常壓下 1mol 氣體約多少 cm³	24000 cm³
斜率	濃度對時間圖的斜率代表什麼	速率（取負號）
變數控制	比較兩組實驗只可以改幾多個變數	一個

02　課堂流程（60 分鐘）

時間	環節	導師做什麼	學生做什麼
0–8 分	速率定義	單位時間內反應物減少或生成物增加	0.40 cm³ s⁻¹
8–22 分	平均與瞬時	平均用兩點、瞬時用切線	前 30 秒較快
22–36 分	碰撞理論	有效碰撞的兩個條件	能量與取向
36–48 分	五個因素	逐個講「碰撞頻率還是能量」	升溫 30°C 快 8 倍
48–56 分	實驗設計	只改一個變數	寫出對照組
56–60 分	離場檢查	三題收回即批	獨立完成

03　講解腳本（照著說就可以）

第一幕：速率一定帶單位，而且要講清是哪一段時間

鎂與稀釋鹽酸反應，首 30 秒收集 24cm³ 氣體，120 秒共 48cm³。首 30 秒平均速率 = 24 ÷ 30 = 0.80 cm³ s⁻¹；全程平均 = 48 ÷ 120 = 0.40 cm³ s⁻¹。
兩個數字都對，分別在於時段。反應一開始反應物濃度最高，所以即時速率最大，曲線越來越平。要學生講：為甚麼全程平均一定細過首 30 秒？（後段濃度跌，速率跌。）

要學生做：算 30 至 120 秒之間的平均速率（0.27 cm³ s⁻¹）。

第二幕：碰撞理論：只有「夠能量」而且「撞得正」的碰撞才有效

分子要不斷碰撞，但大部分碰撞無效。升溫令分子平均動能上升，能量大於活化能的分子比例大幅增加，所以速率升得比濃度變化快。溫度每升 10°C 速率約加倍，由 20°C 升到 50°C 是 3 個 10°C，即約 8 倍。
要學生講：催化劑有沒有令反應放熱更多？（沒有，只降低活化能，ΔH 不變。）

要學生做：說出「加大壓力的影響」只適用於哪類反應（有氣體參與）。

第三幕：五個因素一次過排好：濃度、溫度、表面積、催化劑、壓力

每個因素都要答「影響碰撞頻率還是有效碰撞比例」。濃度、壓力、表面積增加碰撞頻率；溫度同時增加頻率與能量比例；催化劑提供另一下較低活化能的路徑。
以 0.50g 鎂為例，完全反應最多放出約 494cm³ 氫氣（0.50 ÷ 24.3 × 24000），所以 120 秒時的 48cm³ 代表反應未完成，曲線仍未平。要學生講：把鎂由帶狀改成粉末，最終氣體體積會不會變？（不會，只會更快到。）

要學生做：寫出比較粉末與帶狀的實驗，指出要固定的三個條件。

04　必教題型與步驟

題型	例子	步驟	答案
算平均速率	給兩個時間點的氣體體積	ΔV ÷ Δt，寫單位	0.40 cm³ s⁻¹
解釋因素	給一項改變	碰撞頻率或有效碰撞比例	升溫 → 兩者都升
讀圖取斜率	給濃度對時間曲線	切線斜率取負號	初段最斜
實驗設計	要比較一個變數	其餘條件全部固定	同質量、同濃度、同溫度

合理性檢查（一定要教）：速率單位一定要寫，cm³ s⁻¹ 與 mol dm⁻³ s⁻¹ 不可混用。由體積數據算出的速率只是該時段的平均，不能當成瞬時速率。溫度的 Q10 規則是近似值，只適用於室溫附近的簡單反應。最終氣體體積由限量反應物決定：本例理論上限約 494cm³，任何量度超過上限就是漏氣或讀數錯。催化劑不改變平衡位置與 ΔH，只加快到達平衡。

05　獨立練習三題

題目	答案	想觀察什麼
首 30 秒收集 24cm³ 的平均速率	0.80 cm³ s⁻¹	ΔV ÷ Δt
120 秒共 48cm³ 的全程平均速率	0.40 cm³ s⁻¹	同上，時段不同
20°C 升到 50°C 的速率倍數（每 10°C 加倍）	8 倍	2³

06　學生常見錯誤與糾正句

錯誤	學生通常這樣寫	導師這樣說
速率不寫單位	答 0.4	「速率係每秒幾多，冇單位就唔合格。」
把平均當瞬時	說 120 秒時速率 0.40	「全程平均唔等於最後一刻嘅速率，曲線尾段已經好平。」
升溫只講「粒子動得快」	沒有提活化能	「要講多咗粒子有足夠能量過活化能，唔止係行得快。」
催化劑說成增加生成物	答產量變多	「催化劑只係快啲到終點，最終產量一樣。」

07　家課建議（直接指到練習卷題號）

中學化學章節索引　速率題組第 3、4 題
備課指引總目錄　同科其他章節
DSE 化學練習卷　速率題第 1–5 題

08　離場檢查（最後 5 分鐘）

題目	答案	判定
首 30 秒 24cm³ 的平均速率	0.80 cm³ s⁻¹	三題全對＝可進碰撞理論
升溫 30°C 的速率倍數	約 8 倍	錯一題＝下堂重講 Q10
催化劑對最終產量的影響	不變	錯兩題以上＝回到第一幕

09　導師常問

為甚麼溫度對速率的影響比濃度大？

升溫同時提高碰撞頻率與能量分佈中超過活化能的分子比例，後者是指數效應。

如何由曲線找初始速率？

在 t = 0 畫切線，取斜率的絕對值，並註明單位。

表面積增加為何不改變最終氣體體積？

最終體積由限量反應物的摩爾數決定，表面積只影響到達終點的時間。

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本頁為 TutorZone 導師備課指引，內容由 TutorZone 團隊編寫；題目與流程為原創，並非任何學校或出版社的教材。