反応速度（知識）の問題

五酸化二窒素の分解反応
$$2{\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_5⟶4\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2+{\mathrm{O}}_2$$
の反応速度 $v$ は、実験から、速度定数 $k$ を用いて $v=k[{\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_5]$ と表されることがわかっている。この反応と反応速度式に関する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。

• ア　化学反応式で ${\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_5$ の係数が 2 なので、この反応は ${\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_5$ について二次反応である。
• イ　温度を一定に保ったまま ${\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_5$ の濃度を 2 倍にすると、速度定数 $k$ も 2 倍になる。
• ウ　温度を一定に保てば、反応が進んで ${\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_5$ の濃度が小さくなっても、速度定数 $k$ の値は変わらない。
• エ　触媒を加えて反応速度が大きくなっても、同じ温度であれば速度定数 $k$ の値は変わらない。
• オ　この反応がいくつかの段階を経て進むとすると、反応全体の速さは、それらの段階のうち最も速い段階の速さで決まる。

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。

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。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜エから 1 つ選べ。

いくつかの素反応が順に起こって進む反応を多段階反応という。多段階反応では、全体の反応速度は、いくつかの段階のうち（ a ）段階の速さでほぼ決まる。このように全体の反応速度を決める段階を（ b ）という。

気体 $\mathrm{A}$ と気体 $\mathrm{B}$ が反応して気体 $\mathrm{C}$ が生じる反応
$$2\mathrm{A}+\mathrm{B}⟶\mathrm{C}$$
の反応速度 $v$ は、速度定数 $k$ を用いて
$$v=k[\mathrm{A}][\mathrm{B}]$$
と表される。この反応についての記述として正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。

• ア　一般に、速度式の濃度の指数は反応式の係数と等しくなるので、この反応でも $[\mathrm{A}]$ の指数は $\mathrm{A}$ の係数と等しい。
• イ　この反応は、全体として二次反応である。
• ウ　温度を一定に保ったまま $[\mathrm{A}]$ を 2 倍にすると、速度定数 $k$ も 2 倍になる。
• エ　速度定数 $k$ の値は、温度によって変化する。
• オ　温度を一定に保ったまま適切な触媒を加えると、反応の活性化エネルギーが小さくなり、速度定数 $k$ は大きくなる。