判斷速率定律的形式 Determining the Form of the Rate Law

化學原理啟迪384

Celine Fall-Winter 2013-2014

1.     要瞭解某個特定化學反應是如何啟動的第一步驟，首先要判斷它的速率定律的形式（正確的寫法）。這個章節我們將討論如何找到一個反應的微分速率定律differential rate law。

2.     首先，我們來看看「五氧化二氮N2O5」在「四氯化碳」溶液中分解的情形：

2N2O5(soln)→4NO2(soln)＋O2(g)

3.     在45℃下，這個反應進行過程的各個數據與曲線圖如下：

4.     這個反應的產物氧氣會從溶液中逸散出來，不會再與二氧化氮反應去進行逆反應，因此我們不需考慮逆反應。換句話說，逆反應是可以忽略的。

5.     測量五氧化二氮N2O5在0.90M和0.45M二種濃度下的反應速率，得到以下的曲線，並且利用每個時間與速率交會點的切線構成直角三角形，以三角函數tangents計算出反應速率，如下表：

特別留意，當五氧化二氮N2O5的濃度減半，反應速率也減半。這代表反應的速率按照「N2O5濃度的一次方」變化（一級反應）。

6.     換句話說，這個反應的微分速率定律是：

Rate＝－d[N2O5]/dt＝k[N2O5]

由上述的反應速率定律形式可知，N2O5的分解反應是一級反應 first order reaction。

7.     特別留意，這個反應的級數（一級）與N2O5分解反應的平衡方程式中，N2O5的係數不同（係數為2），這再次顯示一個重要的事實，某個特定反應物的級數必須透過觀察反應速率與該反應物濃度的連動關係來決定。

8.     我們已經學會從二種不同反應物濃度的瞬間速率，得到N2O5分解反應的速率定律如下：

Rate＝－d[A]/dt＝k[A]

A代表N2O5。

n  翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》