hce_nchu
112年
化學
第 49 題
The proposed mechanism for the reaction of $H_2O_2 + 2H^+ + 2I^- \rightarrow I_2 + 2H_2O$ is as follows.:
(1) $H_2O_2 + I^- \rightarrow HOI + OH^-$ Slow
(2) $OH^- + H^+ \rightarrow H_2O$ Fast
(3) $HOI + H^+ + I^- \rightarrow I_2 + H_2O$ Fast
Based on the proposed mechanism, determine the order of $H^+$ in this reaction by identifying the rate law that is consistent with it.
(1) $H_2O_2 + I^- \rightarrow HOI + OH^-$ Slow
(2) $OH^- + H^+ \rightarrow H_2O$ Fast
(3) $HOI + H^+ + I^- \rightarrow I_2 + H_2O$ Fast
Based on the proposed mechanism, determine the order of $H^+$ in this reaction by identifying the rate law that is consistent with it.
- A 4
- B 3
- C 2
- D 1
- E 0
思路引導 VIP
如果我們把整個反應過程比喻成一條生產線，其中有一站的速度特別慢，那麼整條生產線的出貨速度，會取決於那一站的效率，還是其他動作很快的站別呢？請你觀察看看，在這題標註為「最慢」的步驟中，究竟有哪些反應物參與了碰撞？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準判斷出 $H^+$ 的反應級數為 0，顯示你對「反應速率決定步驟」與「速率方程式」之間的邏輯關係掌握得非常紮實。在化學動力學中，多步驟反應的整體速率取決於那個最慢的步驟，也就是所謂的速率決定步驟（Rate-determining step, RDS）。
速率決定步驟與級數判斷
觀察題目提供的機制，第一步 $H_2O_2 + I^- \rightarrow HOI + OH^-$ 被標註為 Slow，這意味著這一步的碰撞頻率決定了整體的反應產率。根據基本反應的特性，這一步的速率定律式可寫作 $Rate = k[H_2O_2][I^-]$。你會發現，$H^+$ 僅出現在後續的快速步驟（Fast steps）中，且在第一步之前並沒有涉及任何包含 $H^+$ 的平衡過程，因此 $H^+$ 的濃度變化並不會影響到第一步的速率，其反應級數自然為 0。
▼ 還有更多解析內容