hce_tcu
110年
化學
第 43 題
反應 $3X_{(g)}+Y_{(g)} \rightleftharpoons 2Z_{(g)}$的速率定律式為 $r＝k[X]^2[Y]$。假設參與反應的 $X_{(g)}$為 1 莫耳，$Y_{(g)}$為4 莫耳時，反應初速率為 R；若在溫度、總壓力維持不變的情況下，參與反應的 $X_{(g)}$莫耳數不變，$Y_{(g)}$增為 9 莫耳，則反應初速率將為若干？
- A 9R/4
- B 9R/16
- C 9R/32
- D 9R/64
思路引導 VIP
試著思考一下：當我們在一個「維持固定壓力與溫度」的氣球中，多塞進一些氣體分子時，氣球的體積會發生什麼變化？如果容器變大或變小了，那原本在裡面的物質，它們的「擁擠程度」（濃度）會如何隨之改變呢？
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恭喜你正確選出了 (C)！這道題目考查的是化學動力學中，濃度對反應速率的影響。你能精準捕捉到題目中「恆溫恆壓」這個關鍵隱含條件，並據此推導出體積的動態變化，展現了你對氣體定律與反應速率式極佳的整合能力。
氣體體積與濃度的聯動關係
在處理此類問題時，最核心的觀念是阿佛加德羅定律：在溫度與總壓力維持不變時，反應容器的體積 $V$ 會與總莫耳數 $n_{total}$ 成正比。初始狀態總莫耳數為 $1+4=5$ mol，後來變為 $1+9=10$ mol，這意味著體積 $V$ 變成了原本的 $2$ 倍。由於濃度 $[M] = \frac{n}{V}$，當體積加倍時，$X$ 的濃度變為原本的 $\frac{1}{2}$；而 $Y$ 的濃度則由 $\frac{4}{V}$ 變為 $\frac{9}{2V}$，即原本濃度的 $\frac{9}{8}$ 倍。將這些變化代入速率定律式 $r = k[X]^2[Y]$，新的速率便成為：
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