地特三等申論題
114年
[化學工程] 物理化學(包括化工熱力學、動力學)
第 一 題
📖 題組:
化學反應的速率,通常會區分成一級反應(first order reaction)、二級反應(second order reaction)、三級反應(third order reaction)等。
化學反應的速率,通常會區分成一級反應(first order reaction)、二級反應(second order reaction)、三級反應(third order reaction)等。
📝 此題為申論題,共 3 小題
小題 (一)
幾級反應是依據什麼來訂?(4 分)
思路引導 VIP
反應級數的定義。反應級數必須由「實驗求得的速率定律式 (Rate Law)」決定,等於速率式中各反應物濃度項指數的總和。強調「實驗」是關鍵。
小題 (二)
CH3CHO→CH4+CO 是否就是一級反應?3KClO→KClO3+2KCl 是否就是三級反應?為什麼?(4 分)
思路引導 VIP
破除「化學計量係數等於反應級數」的迷思。計量係數只代表總反應的質量平衡,除非題目明確告知這是一個「基本反應 (Elementary reaction)」(即反應物一步碰撞就生成產物),否則不能把係數當成級數。真實世界的複雜反應大多包含多個中間步驟,因此級數必須做實驗才知道。
小題 (三)
半生期(half-life period)是指產物反應一半所需的時間。有個一級反應,其反應速率常數為 k1,此一級反應的半生期為何?它與起始濃度的關係為何?(12 分)
思路引導 VIP
推導一級反應半生期並解釋其意義。 一級反應速率定律式:$-d[A]/dt = k_1[A]$。積分得 $\ln([A]/[A]_0) = -k_1 t$。