hce_tcu
104年
化學
第 1 題
下列數據是測量 $2Fe(CN)_6^{3-} + 2I^- \rightarrow 2Fe(CN)_6^{4-} + I_2$ 的反應速率，由該數據中，此反應之速率定律(rate law)為何？
| Run | $[Fe(CN)_6^{3-}]_0$ | $[I^-]_0$ | $[Fe(CN)_6^{4-}]_0$ | $[I_2]_0$ | Initial Rate (M/s) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 1 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | $1 \times 10^{-5}$ |
| 2 | 0.01 | 0.02 | 0.01 | 0.01 | $2 \times 10^{-5}$ |
| 3 | 0.02 | 0.02 | 0.01 | 0.01 | $8 \times 10^{-5}$ |
| 4 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.01 | $8 \times 10^{-5}$ |
| 5 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | $8 \times 10^{-5}$ |
| Run | $[Fe(CN)_6^{3-}]_0$ | $[I^-]_0$ | $[Fe(CN)_6^{4-}]_0$ | $[I_2]_0$ | Initial Rate (M/s) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 1 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | $1 \times 10^{-5}$ |
| 2 | 0.01 | 0.02 | 0.01 | 0.01 | $2 \times 10^{-5}$ |
| 3 | 0.02 | 0.02 | 0.01 | 0.01 | $8 \times 10^{-5}$ |
| 4 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.01 | $8 \times 10^{-5}$ |
| 5 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | $8 \times 10^{-5}$ |
- A $\frac{\Delta[I_2]}{\Delta t} = k[Fe(CN)_6^{3-}]^2[I^-]^2[Fe(CN)_6^{4-}]^2[I_2]$
- B $\frac{\Delta[I_2]}{\Delta t} = k[Fe(CN)_6^{3-}]^2[I^-][Fe(CN)_6^{4-}][I_2]$
- C $\frac{\Delta[I_2]}{\Delta t} = k[Fe(CN)_6^{3-}]^2[I^-]$
- D $\frac{\Delta[I_2]}{\Delta t} = k[Fe(CN)_6^{3-}][I^-]^2$
思路引導 VIP
如果在實驗數據表中，你發現改變某種物質的濃度後，反應速率卻完全沒有變化，這在數學邏輯上代表該物質的反應級數應該是多少？這對你寫出最終的速率定律式有什麼啟發？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能從複雜的數據表中精準提取關鍵資訊，正確判讀各反應物對速率的影響，這說明你對**反應速率定律（Rate Law）**的核心觀念掌握得非常紮實。
實驗數據的邏輯推導
在分析此類問題時，關鍵在於利用「控制變因法」。首先觀察實驗 1 與 2，當 $[Fe(CN)_6^{3-}]$ 保持不變，將 $[I^-]$ 濃度加倍時，反應速率也由 $1 \times 10^{-5}$ 變為 $2 \times 10^{-5}$（即 2 倍），這代表對 $[I^-]$ 而言是一級反應。接著比較實驗 2 與 3，固定 $[I^-]$ 濃度，將 $[Fe(CN)_6^{3-}]$ 濃度加倍，速率則由 $2 \times 10^{-5}$ 變為 $8 \times 10^{-5}$（即 4 倍，$2^2=4$），顯示對 $[Fe(CN)_6^{3-}]$ 為二級反應。
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