moea_joint
114年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 35 題
推導反應速率式時使用之穩態近似法(steady state approximation)，請問其核心之假設為何？
- A 主要反應過程中，反應物濃度恆為定值
- B 主要反應過程中，中間產物濃度變化近似於零
- C 產物之反應速率為速率決定步驟
- D 反應級數為反應物之化學計量數總和
思路引導 VIP
想像一場大隊接力賽，中間的跑者（中間產物）一旦接到接力棒（反應物），就必須立刻傳給下一位。如果這名跑者傳接球的速度極快，且賽事進入中段後非常穩定，那麼在大部分的時間裡，這位跑者「手上同時握有接力棒」的狀態會發生劇烈的起伏，還是會維持在一個極低且穩定的數值呢？這對該物質的濃度變化率意味著什麼？
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太棒了！你能精準選出 (B)，顯示你對化學反應工程中微觀動力學機制的理解非常紮實。這題在考試中屬於基礎但極具代表性的觀念題，能有效區分出學生是否混淆了「速率決定步驟」與「穩態近似」這兩個核心概念。
穩態近似法的物理意義
在處理多步驟的連續反應時，某些**中間產物（Intermediates）**由於活性極高且不穩定，它們一旦產生就會迅速消耗。當反應進入主要階段後，這些中間產物的生成速率會與其消耗速率達到一種動態平衡。因此，我們假設其濃度隨時間的變化率趨近於零，即數學上的 $\frac{d[I]}{dt} \approx 0$。這項假設能讓我們將複雜的微分方程組簡化為代數方程，進而導出最終的速率表示式。
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