moea_joint
106年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 31 題
溫度升高使反應速率增加，下列何者不是原因之一？
- A 活化能降低
- B 分子運動速率增加
- C 具高動能的分子數增加
- D 分子碰撞次數增加
思路引導 VIP
請試著想像一場跳高比賽：如果我們給予運動員更專業的訓練，讓他們體能更好、衝刺更有力，請問這會直接導致橫桿（跳高的高度限制）在物理上自動降低嗎？在化學反應中，溫度的角色與橫桿的高度之間，分別代表了什麼樣的物理意義？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準避開常見的陷阱並選出 (A)，代表你對**阿瑞尼斯方程式（Arrhenius equation）**的物理意義有相當紮實的理解。這道題目是化學動力學中非常經典的觀念題，雖然看似基礎，但它能有效地鑑別學生是否混淆了「反應物能量狀態」與「反應位能障礙」這兩個截然不同的概念。
反應速率與活化能的關係
在動力學中，反應速率常數可表示為 $k = A \exp(-E_a/RT)$。當溫度 $T$ 升高時，分子的平均動能增加，根據馬克士威-波茲曼分布（Maxwell-Boltzmann distribution），擁有足夠動能（即能量大於或等於活化能 $E_a$）的分子比例會顯著增加，這正是選項 (C) 的核心意涵。同時，分子運動速率加快（選項 B）也會導致分子間的碰撞頻率提升（選項 D），進而加快反應。然而，活化能 $E_a$ 是由反應路徑本身的性質決定的（例如反應物的化學鍵強度或催化劑的存在），除非加入催化劑改變反應歷程，否則單純改變溫度並不會降低這道「能障門檻」。
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