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申論題資訊

試卷:112年 - 112 桃園市立高級中等學校教師聯合甄選筆試試題:化學科 #114078
科目:教甄◆化學專業/化工科
年份:112年
排序:0

題組內容

鹽酸(HCl)與金屬鎂(Mg,原子量=24 克/莫耳)反應會生成氫氣,是一種快速的氧化還原反應。實 作此反應可以用來探究化學動力學。藉由調整鹽酸的濃度,再利用排水及氣法收集氫氣,算出 氫氣的生成速率,進一步的可求出相關的反應速率與反應級數等。實驗的過程大致如下
1.請學生利用桌上準備好的 4.0 M 鹽酸水溶液,取適量的蒸餾水稀釋,配置成 1.0、2.0、3.0、 4.0 M 的鹽酸水溶液各 40 毫升。
 2.取長度三公分的鎂帶共五段,置於錐形瓶內,加入 20 毫升 1.0 M 的鹽酸於瓶內,迅速蓋上單 口蓋以排水及氣法收集氫氣 10 秒。求出氫氣的生成速率。 
 3.重複步驟 2,測量其他鹽酸濃度的氫氣的生成速率。
此實驗操作容易、所需的器材簡單(計時器、量筒、廣口集氣瓶等),需使用的化學藥品也單純 (鹽酸溶液、蒸餾水與鎂帶),且不會生成有毒的物質。是一個很好的探究與實作的題目。惟有些實作上的細節與探究上的原理值得注意,詳述如下。

申論題內容

(6)分析完數據後有同學發現,上面作圖後所獲得的反應級數(n)不是整數,便詢問老師是否是 實驗做錯了。老師回答說複雜的化學反應有可能有非整數的反應級數,並舉例乙醛熱解成 甲烷與一氧化碳的反應級數也不是整數。 
已知其反應機構(reaction mechanism)可表示為下列數個基本反應步驟 (elementary steps)
 6454720ad94e5.jpg
利用上述的反應機構與恆穩態近似(steady-state approximation)可求出甲烷的生成速率為6454723400665.jpg
試求上式中的 k (以 ka、kb、kc、kd 表示)與 n 為何。(6 分)
k =
n =