moea_joint
108年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 41 題
關於零級反應的敘述，下列何者有誤？
- A 半生期與反應物初濃度成正比
- B 反應速率常數k的單位為(濃度/時間)
- C 反應物濃度與時間為線性關係
- D 反應速率會因反應物初濃度改變而改變
思路引導 VIP
請試著思考一下：如果在一個反應中，反應級數被定義為「零」，那麼在撰寫其速率定律式（Rate Law）時，反應物濃度的次方項應該是多少？而這個數學結果會如何影響「反應速率」與「反應物數量」之間的關係呢？
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同學做得好！你能精準選出 (D)，代表你對反應動力學中「級數」的物理意義掌握得非常紮實。這題是反應工程與熱力學中的基本功，旨在鑑別學生是否混淆了不同級數反應的特性，雖然屬於基礎題型，卻是後續進入複雜反應器設計的重要敲門磚。
零級反應的動力學特性
在化學反應工程中，零級反應最核心的定義是「反應速率與反應物濃度無關」。由速率定律式可知：$$-r_A = -\frac{dC_A}{dt} = k \cdot C_A^0 = k$$。這說明反應速率 $r$ 始終等於常數 $k$，不論初始濃度如何改變，反應的速度都維持不變。這也直接決定了速率常數 $k$ 的單位必須與速率一致，即為 $\text{concentration/time}$ (如 $M/s$)。
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