反応速度（知識）の問題

温度を上げると、分子の運動エネルギーの分布は高エネルギー側に広がり、活性化エネルギー $E_{\mathrm{a}}$ 以上のエネルギーをもつ分子の割合が急激に増える。このため、多くの反応では、温度が $10\mathrm{K}$ 上がるごとに反応速度が $2$〜$3$ 倍になる。

この関係を定量的に表したものとして、反応の速度定数 $k$ と絶対温度 $T$ の関係を、活性化エネルギー $E_{\mathrm{a}}$、気体定数 $R$、反応ごとに決まる定数 $A$ を用いて

$$k=A{e}^{-\frac{E_{\mathrm{a}}}{RT}}$$

と表した式がある。ここで $e^{-\frac{E_{\mathrm{a}}}{RT}}$ は、活性化エネルギー以上のエネルギーをもつ分子の割合に対応する。この式を、提案したスウェーデンの化学者の名前をとって何というか。

一定量の気体について、横軸に分子 1 個がもつ運動エネルギー、縦軸にそのエネルギーをもつ分子の数の割合をとったグラフ（エネルギー分布曲線）を考える。このグラフは山形の曲線になり、曲線と横軸で囲まれた部分の面積は、気体の分子全体を表す。

気体の物質量を変えずに温度を上げたとき、このエネルギー分布曲線と反応速度の変化について述べた記述として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、反応の活性化エネルギーを $E_{\mathrm{a}}$ とする。

• ア　曲線の山の頂点は高エネルギー側へ移り、山の頂点の高さは高くなる。
• イ　曲線と横軸で囲まれた部分の面積が大きくなり、その分だけ反応する分子が増える。
• ウ　すべての分子が $E_{\mathrm{a}}$ 以上のエネルギーをもつようになり、どの衝突でも反応が起こる。
• エ　$E_{\mathrm{a}}$ 以上のエネルギーをもつ分子の割合が大きくなり、単位時間あたりに反応する分子の数が増える。
• オ　分子の運動エネルギーの平均値は変わらず、分布の広がり方だけが変わる。

気体どうしの反応では、ほかの条件を変えずに温度を上げると反応速度が大きくなる。温度を上げたときに起こる変化について述べた次の文のうち、正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。

• ア　反応の活性化エネルギーが小さくなる。
• イ　活性化エネルギー以上の運動エネルギーをもつ分子の割合が大きくなる。
• ウ　分子の運動エネルギーの平均値は変わらず、エネルギー分布の形だけが変わる。
• エ　分子の熱運動が激しくなり、単位時間あたりの分子どうしの衝突回数が増える。
• オ　エネルギー分布の幅がせまくなり、ほとんどの分子が平均値に近いエネルギーをもつようになる。

容積一定の密閉容器内で気体どうしが反応しているとき、温度を上げると反応速度は大きくなる。その主な理由として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア　反応の活性化エネルギーが小さくなるから。
• イ　反応物の濃度が大きくなるから。
• ウ　活性化エネルギー以上のエネルギーをもつ分子の割合が大きくなるから。
• エ　分子の平均の運動エネルギーが小さくなるから。

ある気体の反応は、1 段階で進むのではなく、次の 2 つの段階 $(1)$, $(2)$ を順に経て進むことが実験からわかっている。
$$(1)2\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2⟶\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3+\mathrm{NO}(\text{遅い})$$
$$(2)\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3+\mathrm{CO}⟶\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2(\text{速い})$$
段階 $(1)$ は段階 $(2)$ に比べてきわめて遅いため、全体の反応 $\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2+\mathrm{CO}⟶\mathrm{NO}+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ の反応速度は、ほぼ段階 $(1)$ の反応速度で決まる。

このように、いくつかの段階を経て進む反応において、最も遅く、全体の反応速度を決めている段階を何というか。漢字で答えよ。