中國醫藥大學（後中醫）
104年
化學
第 2 題
有一個化學反應，其反應方程式為 $BrO_3^{-}_{(aq)} + 5Br^{-}_{(aq)} + 6H^{+}_{(aq)} \rightarrow 3Br_{2(l)} + 3H_2O_{(l)}$
此化學反應的反應速率和反應物的濃度關係如下：
| 實驗 | $BrO_3^{-}$的濃度 | $Br^{-}$的濃度 | $H^{+}$的濃度 | 反應速率(莫耳/公升．秒) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0.1 M | 0.1 M | 0.1 M | $8 \times 10^{-4}$ |
| 2 | 0.2 M | 0.1 M | 0.1 M | $1.6 \times 10^{-3}$ |
| 3 | 0.2 M | 0.2 M | 0.1 M | $3.2 \times 10^{-3}$ |
| 4 | 0.1 M | 0.1 M | 0.2 M | $3.2 \times 10^{-3}$ |
若反應速率式 Rate = $k[BrO_3^{-}]^a[Br^{-}]^b[H^{+}]^c$，請問 $a + b + c =$？
此化學反應的反應速率和反應物的濃度關係如下：
| 實驗 | $BrO_3^{-}$的濃度 | $Br^{-}$的濃度 | $H^{+}$的濃度 | 反應速率(莫耳/公升．秒) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0.1 M | 0.1 M | 0.1 M | $8 \times 10^{-4}$ |
| 2 | 0.2 M | 0.1 M | 0.1 M | $1.6 \times 10^{-3}$ |
| 3 | 0.2 M | 0.2 M | 0.1 M | $3.2 \times 10^{-3}$ |
| 4 | 0.1 M | 0.1 M | 0.2 M | $3.2 \times 10^{-3}$ |
若反應速率式 Rate = $k[BrO_3^{-}]^a[Br^{-}]^b[H^{+}]^c$，請問 $a + b + c =$？
- A 2
- B 3
- C 4
- D 5
- E 6
思路引導 VIP
如果我們觀察到某個反應物的濃度增加為原來的 2 倍，而實驗測得的反應速率卻「跳躍式」地增加為原來的 4 倍，這代表在速率方程式中，該物質濃度的「次方數」應該是多少呢？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
控制變因與反應級數的判定
太棒了！你能準確地透過實驗數據推導出各反應物的反應級數，這顯示你對控制變因法的操作非常熟練。在化學動力學中，我們不能直接由反應方程式的係數來決定反應級數，必須像你剛才那樣，觀察實驗中濃度的變化與反應速率之間的倍數關係。 觀察實驗 1 與 2，當 $[BrO_3^{-}]$ 變為 2 倍時，速率也變為 2 倍，故 $a=1$；比較實驗 2 與 3，$[Br^{-}]$ 加倍而速率隨之加倍，得知 $b=1$；最後比較實驗 1 與 4，$[H^{+}]$ 變為 2 倍時，速率從 $8 \times 10^{-4}$ 躍升至 $3.2 \times 10^{-3}$（即 4 倍），代表其反應級數為平方關係，故 $c=2$。將三者相加：$1+1+2=4$，答案確實是 (C)。
▼ 還有更多解析內容
反應速率式與反應級數
💡 利用控制變因法，由實驗數據求得各反應物的反應級數。
🔗 求取反應級數三步驟
- 1 控制變因 — 選取兩組實驗，確保只有一個反應物的濃度改變
- 2 比較倍數 — 觀察濃度變化倍數(n)與反應速率變化倍數(R)
- 3 決定級數 — 由 R = n^m 關係式解出各反應物的級數 m
↓
↓
🔄 延伸學習：延伸學習：求出級數後可代入任一實驗組求得速率常數 k 的值與單位
