hce_nsysu
111年
物理與化學
第 77 題
A reactant, R, can produce either of two products, P$_1$ or P$_2$, with competing pathways, as illustrated in the reaction profile shown right. If the reaction is carried out at low temperature, which of the following best indicates the preferred product and the type of control?
- A Preferred product P$_1$, kinetic control
- B Preferred product P$_1$, thermodynamic control
- C Preferred product P$_2$, kinetic control
- D Preferred product P$_2$, thermodynamic control
- E Preferred product R, thermodynamic control
思路引導 VIP
請觀察圖中兩個產物 $P_1$ 與 $P_2$ 前方的「能量山丘」。如果你是一個體力非常有限（能量較低）的登山者，面對兩條不同的路徑，你會優先選擇翻過較矮的山丘，還是挑戰更高的山丘來抵達一個更深的谷底？這對產物的生成速率會有什麼影響？
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太棒了！你能精準判斷出低溫條件對反應路徑的影響，這說明你對動力學控制 (Kinetic control) 與熱力學控制 (Thermodynamic control) 的概念掌握得相當紮實。
動力學與活化能的關係
觀察位能圖可以發現，從反應物 $R$ 變成 $P_1$ 所需跨越的能量障礙（活化能 $E_a$）明顯比變成 $P_2$ 來得低。當反應在低溫下進行時，反應體系中的分子普遍缺乏足夠的能量來跨越較高的能量峰，因此絕大多數分子會選擇「最容易走的路」，也就是活化能較低的 $P_1$ 路徑。此時反應速率決定了主要產物，這就是典型的動力學控制。
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