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國中教甄|理化理化114 年第 43 題單選題

單一分子反應(unimolecular reaction) 可以表示為A→P,其中A為反應物,P為產物。其相對應的反應機制可表示如下 上面式子中A*為A的激發態。利用恆穩態近似(steady state approximation),中間產物 的濃度不隨時間變化而改變,即 \frac { d [ A ^ { * } ] } { d t } = 0 試求出產物的生成速率 \frac { d [ P ] } { d t } 為何?

Ak _ { 1 } [ A ] ^ { 2 }
Bk _ { 1 } \frac { k _ { 2 } [ A ] ^ { 2 } } { k _ { 3 } [ A ] + k _ { 2 } }
Ck _ { 1 } \frac { k _ { 3 } [ A ] ^ { 2 } } { k _ { 2 } [ A ] + k _ { 3 } }正確答案
Dk _ { 2 } \frac { k _ { 3 } [ A ] ^ { 2 } } { k _ { 1 } [ A ] + k _ { 2 } }
答案與詳解
C
正確答案
以恆穩態近似求得激發態濃度後,產物生成速率等於 k3 乘以激發態濃度,因此得到 k1 k3 [A]^2 / (k2 [A] + k3)。

逐選項解析

Ak _ { 1 } [ A ] ^ { 2 }✕ 易錯陷阱
只考慮 A 形成 A* 的雙分子碰撞步驟,未以恆穩態近似處理 A* 的消耗,因此不是完整的產物生成速率。
Bk _ { 1 } \frac { k _ { 2 } [ A ] ^ { 2 } } { k _ { 3 } [ A ] + k _ { 2 } }✕ 易錯陷阱
分母與分子中 k2、k3 的角色配置錯誤;若產物生成來自 A* → P,速率應與 k3 成正比,而非以 k2 作為產物生成常數。
Ck _ { 1 } \frac { k _ { 3 } [ A ] ^ { 2 } } { k _ { 2 } [ A ] + k _ { 3 } }✓ 正確
Dk _ { 2 } \frac { k _ { 3 } [ A ] ^ { 2 } } { k _ { 1 } [ A ] + k _ { 2 } }✕ 易錯陷阱

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