ast_essay
107年
化學
第 2.1 題
📖 題組：
二、 洪同學在實驗室測量下列反應的反應速率： $CO(g) + NO_2(g) \rightarrow NO(g) + CO_2(g)$ 反應物的初濃度及所得的初速率如下表所示： | $[CO]_{初}$（M） | $[NO_2]_{初}$（M） | 初速率（M/s） | |---|---|---| | 0.10 | 0.10 | 0.0020 | | 0.10 | 0.20 | 0.0080 | | 0.20 | 0.20 | 0.0080 | 此反應的反應速率定律式可書寫為：速率 $= k[CO]^m[NO_2]^n$ 試列出計算式，並求出下列數值。（每一子題 2 分，共 6 分）
二、 洪同學在實驗室測量下列反應的反應速率： $CO(g) + NO_2(g) \rightarrow NO(g) + CO_2(g)$ 反應物的初濃度及所得的初速率如下表所示： | $[CO]_{初}$（M） | $[NO_2]_{初}$（M） | 初速率（M/s） | |---|---|---| | 0.10 | 0.10 | 0.0020 | | 0.10 | 0.20 | 0.0080 | | 0.20 | 0.20 | 0.0080 | 此反應的反應速率定律式可書寫為：速率 $= k[CO]^m[NO_2]^n$ 試列出計算式，並求出下列數值。（每一子題 2 分，共 6 分）
1. 速率定律式中的 m 與 n 值。（2 分）
思路引導 VIP
這是一道標準的初速率法求級數的題目。解題關鍵在於「控制變因」。先尋找 $[CO]$ 不變的實驗(1)和(2)，觀察出 $[NO_2]$ 變為 2 倍時，反應速率由 0.0020 變為 0.0080，為原來的 4 倍（$2^2$），故 $n=2$。接著尋找 $[NO_2]$ 不變的實驗(2)和(3)，發現 $[CO]$ 變為 2 倍時，反應速率維持不變，故 $m=0$。
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準捕捉到實驗數據間的倍數關係，並順利解出各反應物的級數，展現了非常紮實的實驗數據分析能力。
數據觀察與級數判定
在處理這類速率定律式的問題時，核心觀念在於控制變因法。首先，我們可以觀察第一、二組實驗，當 $[CO]$ 固定在 $0.10,M$ 時，將 $[NO_2]$ 濃度由 $0.10,M$ 提升至 $0.20,M$（變為 $2$ 倍），反應速率則由 $0.0020$ 增加至 $0.0080$（變為 $4$ 倍，即 $2^2$），由此可確定 $n=2$。接著比較第二、三組，當 $[NO_2]$ 固定為 $0.20,M$ 時，將 $[CO]$ 濃度加倍，反應速率卻維持在 $0.0080$ 保持不變（即 $2^0$ 倍），這清晰地說明了反應速率不受 $CO$ 濃度的影響，故 $m=0$。
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