一般警察人員考試四等考試-消防警察人員類別普通物理學概要與普通化學概要111 年第 38 題單選題
化學反應 Cl2(g)+2NO(g)→2NOCl(g),若將 Cl2 之濃度加倍,反應速率為原來的 2 倍,當兩個反應物的濃度均加倍,反應速率則為原來的 8 倍,則此反應對 NO 而言,其反應級數為多少?
B正確答案
利用速率定律代數推導:Cl2 為一級,總級數為三級,故 NO 反應級數為 2。
為什麼答案是 B
由 Cl2 加倍速率變 2 倍知其為 1 級;兩者加倍速率變 8 倍 (2^3),故總級數為 3,扣除 Cl2 的 1 級,NO 必為 2 級。
載入中…
完整詳解
Pro · 無限重點 利用速率定律代數推導:Cl2 為一級,總級數為三級,故 NO 反應級數為 2。
設速率 r=k[Cl2]^x[NO]^y。由題意知 x=1;兩濃度加倍速率變8倍即 2^(x+y)=8,解得 y=2。
逐選項分析
A✕
若 NO 為 1 級,則總級數為 1+1=2,當兩者濃度加倍時速率應為 4 倍而非 8 倍,與題幹條件矛盾。
B✓ 正確
由 Cl2 加倍速率變 2 倍知其為 1 級;兩者加倍速率變 8 倍 (2^3),故總級數為 3,扣除 Cl2 的 1 級,NO 必為 2 級。
C✕ 陷阱
誤將「總反應級數」當作「對 NO 的級數」。題目問的是對 NO 而言,需從總級數 3 減去 Cl2 的級數 1,答案才是 2。
D✕
若 NO 為 4 級,加上 Cl2 的 1 級,總級數將達 5,兩者加倍時速率應變為 32 倍,遠超題幹所述的 8 倍。
反應級數推導步驟
| 實驗條件變化 | 速率變化倍數 | 數學關係式 | 推論結果 |
|---|
| 僅 [Cl2] ×2 | 速率 ×2 | 2^x = 2 | x = 1 (對 Cl2 為一級) |
| [Cl2] ×2 且 [NO] ×2 | 速率 ×8 | 2^(x+y) = 8 | x+y = 3 (總級數為三級) |
| 綜合以上兩項 | - | y = 3 - 1 | y = 2 (對 NO 為二級) |
考生常誤以為反應級數等於化學方程式中的計量係數。雖然本題 NO 的係數與級數皆為 2,但這並非通則。務必堅持使用「初始速率法」的實驗數據進行代數運算,切勿直覺代入係數作答。