hce_kmu
108年
物理及化學
第 62 題
Consider the following data concerning the equation:
$H_2O_2 + 3I^- + 2H^+ \rightarrow I_3^- + 2H_2O$
| | $[H_2O_2]$ | $[I^-]$ | $[H^+]$ | rate |
|---|---|---|---|---|
| I | $0.100\text{ M}$ | $5.00 \times 10^{-4}\text{ M}$ | $1.00 \times 10^{-2}\text{ M}$ | $0.137\text{ M/sec}$ |
| II. | $0.100\text{ M}$ | $1.00 \times 10^{-3}\text{ M}$ | $1.00 \times 10^{-2}\text{ M}$ | $0.268\text{ M/sec}$ |
| III. | $0.200\text{ M}$ | $1.00 \times 10^{-3}\text{ M}$ | $1.00 \times 10^{-2}\text{ M}$ | $0.542\text{ M/sec}$ |
| IV. | $0.400\text{ M}$ | $1.00 \times 10^{-3}\text{ M}$ | $2.00 \times 10^{-2}\text{ M}$ | $2.084\text{ M/sec}$ |
$H_2O_2 + 3I^- + 2H^+ \rightarrow I_3^- + 2H_2O$
| | $[H_2O_2]$ | $[I^-]$ | $[H^+]$ | rate |
|---|---|---|---|---|
| I | $0.100\text{ M}$ | $5.00 \times 10^{-4}\text{ M}$ | $1.00 \times 10^{-2}\text{ M}$ | $0.137\text{ M/sec}$ |
| II. | $0.100\text{ M}$ | $1.00 \times 10^{-3}\text{ M}$ | $1.00 \times 10^{-2}\text{ M}$ | $0.268\text{ M/sec}$ |
| III. | $0.200\text{ M}$ | $1.00 \times 10^{-3}\text{ M}$ | $1.00 \times 10^{-2}\text{ M}$ | $0.542\text{ M/sec}$ |
| IV. | $0.400\text{ M}$ | $1.00 \times 10^{-3}\text{ M}$ | $2.00 \times 10^{-2}\text{ M}$ | $2.084\text{ M/sec}$ |
- A Rate = $k[H_2O_2][I^-][H^+]$
- B Rate = $k[H_2O_2]^2[I^-]^2[H^+]^2$
- C Rate = $k[I^-][H^+]$
- D Rate = $k[H_2O_2][H^+]$
- E Rate = $k[H_2O_2][I^-]$
思路引導 VIP
觀察實驗 III 與實驗 IV 的數據變化，當你發現有多個變數同時改變時，你是否能利用前幾組實驗中已經確定的反應級數，來抵銷已知變數的影響，進而孤立出那個尚未確定的反應物對速率的貢獻程度呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準鎖定不同實驗組之間的數據變量，並推導出正確的速率方程式，代表你對反應速率與實驗數據的連結掌握得非常扎實。這題在化學動力學中屬於相當經典的數據分析題，關鍵在於學會控制變因法與比例推算。
實驗數據的邏輯演繹
首先，觀察實驗 I 與 II，當 $[H_2O_2]$ 與 $[H^+]$ 保持不變，而 $[I^-]$ 變為 2 倍時，反應速率由 $0.137$ 增加至 $0.268$（約 2 倍），這顯示速率與 $[I^-]$ 的一次方成正比。接著比較實驗 II 與 III，固定 $[I^-]$ 與 $[H^+]$，當 $[H_2O_2]$ 加倍時，速率也由 $0.268$ 提升至 $0.542$（約 2 倍），確認了 $[H_2O_2]$ 同樣是一級反應。
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