moea_joint
110年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 37 題
某一反應在有限時間內可完全反應，所需時間為$[\text{A}]_0/k$，則其反應級數為幾級？
(註：$[\text{A}]_0$為反應物初濃度，$k$為反應速率常數)
(註：$[\text{A}]_0$為反應物初濃度，$k$為反應速率常數)
- A 0
- B 1
- C 2
- D 3
思路引導 VIP
試著思考一下：如果一個反應的「消耗速度」始終保持固定，不論剩下多少材料都跑得一樣快，那麼它的濃度隨時間變化的圖形會是什麼形狀？這條線最終會與時間軸相交嗎？
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太棒了！你能精確判斷出這是零級反應（Zero-order reaction）的特徵，代表你對動力學積分速率定律的掌握非常紮實。這題的關鍵在於觀察「反應物消失速率」與「剩餘濃度」之間的關係。
積分速率定律的推導
在反應工程中，零級反應的速率方程式可表示為：
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零級反應的特性
💡 零級反應速率固定，濃度隨時間呈線性下降至完結。
| 比較維度 | 零級反應 (n=0) | VS | 一級反應 (n=1) |
|---|---|---|---|
| 速率方程式 | R = k (常數) | — | R = k[A] (隨濃度變) |
| 濃度圖形 | 直線下降 (負斜率) | — | 指數衰減 (漸近線) |
| 完結時間 | 有限時間 [A]₀/k | — | 理論上無限長 |
| 半生期特性 | 隨初濃度變小而變短 | — | 固定不變 (ln2/k) |
💬零級反應消耗速率恆定，是唯一具備明確完結時間點的反應級數。
