作业三速率质量作用定律与反应级次.doc

作業二: 速率質量作用定律與反應級次 化學反應速率Reaction Rate之定義為：反應物或產物濃度瞬間變化的情形。數學表示為： 或 (反應速率之定義) 上式中C為濃度Concentration的縮寫，下標r及p分別為反應物reactant及產物product之縮寫，t為時間time之縮寫，d為微分符號，表示一瞬間的變化。 反應物濃度影響反應速率的方式稱作質量作用定律Law of Mass Action：定溫下，任何基本反應的瞬間速率與其反應物濃度的冪次方積成正比。舉例來說，若一個基本反應的反應物只有一種，而且單一反應只有一個分子參與，則化學平衡式可簡寫為： 那麼該反應的瞬間速率就與反應物A的濃度CA成正比，數學表示為： 上式中k為比例常數，稱作反應速率常數rate constant， 如果反應物只有一種，但單一反應有兩個分子參與，則化學反應式可簡寫為： 那麼該反應的瞬間速率就與反應物A的濃度CA的平方成正比，數學表示為： 如果反應物有兩種，單一反應兩種反應物各有一個分子參與，則化學反應式可簡寫為： 那麼該反應的瞬間速率就與反應物A的濃度CA及反應物B的濃度CB的乘積成正比，數學表示為： 上式也可以寫成： 現在我們應該可以類推三個分子參與的反應的反應速率數學表示式： 對任一基本反應，若其反應方程式可表示為： 則根據速率質量作用定律，其反應速率方程式 rate equation為： 上式是反應速率質量作用定律的數學一般表示式，通稱為反應速率方程式reaction rate equation，也叫做速率定律rate law。 反應定律式 反應速率與反應物濃度之間的關係可用一個數學式表示，稱為速率定律式（rate law）： rate = k[A]m[B]n 式中k為速率常數(rate constant)，在定溫下為定值。對反應物A而言，反應級數(reaction order)為m，對反應物B而言，反應級數為n，總反應級數為此二級數之和m + n。需注意，反應級數可為整數、分數或負數。反應級數非由化學平衡方程式之係數決定，其數值是由反應機構(reaction mechanism)決定，反應機構是一系列的基本反應步驟，速率定律式可由實驗測得。 對單反應物之反應，例如 A → P 而言 1. 一級反應（first order reaction） 若反應速率為反應物A之一級反應，其速率定律式為： 積分後 或是 ln[A]t = －kt + ln[A]o 以ln[A]t對時間t作圖，可得一直線，其斜率為－k，截距為ln[A]o。 级数 微分式 積分式 半衰期 零级 一级 二级 問題一: 問題二: ①求反應速率常數。 ②計算半衰期