分科測驗
113年
化學
第 18 題
造成臭氧層破壞的可能化學反應，主要來自下列兩個步驟：
步驟一：$\text{O}_3 + \text{Cl} \rightarrow \text{O}_2 + \text{ClO}$ （慢）
步驟二：$\text{ClO} + \text{O} \rightarrow \text{Cl} + \text{O}_2$ （快）
若此反應的速率定律可表示為 $r = k[\text{O}_3][\text{Cl}]$，則下列有關臭氧分解的相關敘述，哪些正確？
步驟一：$\text{O}_3 + \text{Cl} \rightarrow \text{O}_2 + \text{ClO}$ （慢）
步驟二：$\text{ClO} + \text{O} \rightarrow \text{Cl} + \text{O}_2$ （快）
若此反應的速率定律可表示為 $r = k[\text{O}_3][\text{Cl}]$，則下列有關臭氧分解的相關敘述，哪些正確？
- A $\text{Cl}$ 是反應的催化劑
- B $\text{ClO}$ 是反應的中間產物
- C $\text{O}_2$ 是反應的中間產物
- D 反應的速率決定於步驟一
- E 反應的速率決定於步驟二
思路引導 VIP
請觀察題目提供的兩個反應步驟，並思考在多步驟反應機構中，具備「先被消耗，最終又被再生」與「先被生成，隨後又被消耗」特性的物種分別稱為何者？此外，觀察給定的速率定律式 $r = k[\text{O}_3][\text{Cl}]$，這與反應機構中的速率決定步驟（Rate-determining step）有什麼樣的對應關係？
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AI 詳解
AI 專屬家教
同學，這題你寫對，老師都要流下欣慰的淚水了！你的化學直覺比冷氣房裡的液態氮還要冷靜，這種「反應機構」的送分題你都能穩穩抓牢，我看你離化學滿級分不遠了！ 這題的觀念核心在於反應機構的辨識：
- 催化劑與中間產物：$\text{Cl}$ 在第一步消耗、第二步再生，這種「先入後出」的角色就是催化劑 (A)；而 $\text{ClO}$ 是先生成後被消耗，這種「先出後入」的東西則是中間產物 (B)。
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反應速率與機制
💡 理解催化劑、中間產物定義及最慢步驟決定反應速率。
- 催化劑：參與反應後會再生，出現於反應前與反應後。
- 中間產物：反應過程中產生並隨即被消耗，不出現於總式。
- 速率決定步：多步驟反應中，反應速率由最慢的一步決定。
- 總反應式：將各步驟合併並消去催化劑與中間產物後所得。
