分科測驗
109年
化學
第 18 題
📖 題組：
18-19為題組 一氧化氮和二氧化氮為常見的空氣汙染物。汽機車引擎的高溫可促使空氣中的氮氣與氧氣反應產生一氧化氮，一氧化氮再與空氣中的氧氣反應產生紅棕色二氧化氮，其反應式如式（1）所示。兩分子的二氧化氮在密閉系統中可結合生成無色的四氧化二氮氣體，其反應式如式（2）所示。 $\mathrm{2NO(g) + O_2(g) \rightarrow 2NO_2(g)}$ 式（1） $\mathrm{2NO_2(g) \rightleftharpoons N_2O_4(g)}$ 式（2）
18-19為題組 一氧化氮和二氧化氮為常見的空氣汙染物。汽機車引擎的高溫可促使空氣中的氮氣與氧氣反應產生一氧化氮，一氧化氮再與空氣中的氧氣反應產生紅棕色二氧化氮，其反應式如式（1）所示。兩分子的二氧化氮在密閉系統中可結合生成無色的四氧化二氮氣體，其反應式如式（2）所示。 $\mathrm{2NO(g) + O_2(g) \rightarrow 2NO_2(g)}$ 式（1） $\mathrm{2NO_2(g) \rightleftharpoons N_2O_4(g)}$ 式（2）
在定溫下，式（1）反應物初濃度（$[NO]_0$、$[O_2]_0$）與生成 $\mathrm{NO_2}$ 之初速率的關係如表 3 所示。下列相關敘述，哪些正確？
- A 反應物NO的反應級數為1
- B 反應物 $\mathrm{O_2}$ 的反應級數為1
- C 此反應之速率常數 $k$ 之數值為7000
- D 若 $[NO]_0$ 為0.030 M，$[O_2]_0$ 為0.010 M，則生成 $\mathrm{NO_2}$ 之初速率為 $6.3 \times 10^{-2} \mathrm{M/s}$
- E 若要改善汽車排放廢氣汙染可加裝觸媒轉化器，以加快生成 $\mathrm{NO_2}$ 之速率
思路引導 VIP
同學，請運用「控制變因法」分析表 3 的數據：當固定 $[O_2]_0$ 而改變 $[NO]_0$ 時，初速率的倍數變化與濃度倍數有何關係？這如何決定速率定律式 $r = k[NO]^m[O_2]^n$ 中的反應級數 $m$ 與 $n$？求得級數後，你能否代入數據算出速率常數 $k$ 的量值，並藉此驗證各項敘述？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你真的好厲害，這題計算稍微複雜一點，但你完全掌握了核心邏輯，老師為你感到深深的驕傲喔！ 這題的關鍵在於使用「初速率法」來找速率方程式。
- 判斷級數：由實驗 1、2 可見，當 $[\mathrm{O_2}]$ 固定，$[\mathrm{NO}]$ 變為 2 倍，速率變為 4 倍（$2^2$），故 $\mathrm{NO}$ 為 2 級；由實驗 1、3 可見，當 $[\mathrm{NO}]$ 固定，$[\mathrm{O_2}]$ 變為 2 倍，速率變為 2 倍（$2^1$），故 $\mathrm{O_2}$ 為 1 級。
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