反応速度（知識）の問題

気体や溶液中の分子がもつエネルギーは一定ではなく、ある分布をもつ。温度を上げるとこの分布は高エネルギー側に広がり、反応に必要なエネルギー（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大きく増える。そのため、温度が高いほど反応速度定数 $k$ は大きくなる。

反応速度定数 $k$ 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 $A$（頻度因子）を用いて
$$k=A{e}^{-\frac{E_{\mathrm{a}}}{RT}}$$
と表した式を何というか。人名を用いた名称で答えよ。

気体どうしの反応において、ほかの条件を変えずに温度を上げたときの分子のエネルギーと反応速度に関する記述として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　一定温度の気体中でも、分子の運動エネルギーはすべて等しいわけではなく、小さいものから大きいものまで分布している。
• イ　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、最も多くの分子がもつ運動エネルギーの値も大きくなる。
• ウ　温度を上げると分子の衝突回数も増えるが、反応速度が大きくなるおもな理由は、活性化エネルギー以上のエネルギーをもつ分子の割合が増えることである。
• エ　温度を上げると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増えるが、その増加の割合は、絶対温度の増加の割合とほぼ等しい。
• オ　温度を上げても、反応の活性化エネルギーの大きさは変わらない。

反応速度とその変化に関する記述として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　反応 ${\mathrm{N}}_2+3{\mathrm{H}}_2⟶2\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$ において、$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$ の生成速度（単位時間あたりのモル濃度の増加量）は、${\mathrm{N}}_2$ の減少速度（単位時間あたりのモル濃度の減少量）の $3$ 倍である。
• イ　亜鉛と塩酸の反応で、亜鉛を粉末にして表面積を大きくすると反応速度が大きくなるのは、反応の活性化エネルギーが小さくなるためである。
• ウ　気体どうしの反応で、温度を一定に保ったまま容器を圧縮して圧力を大きくすると、各気体の濃度が大きくなって単位時間あたりの分子の衝突回数が増えるため、反応速度は大きくなる。
• エ　水素と塩素の混合気体に強い光を当てると爆発的に反応するのは、光によって反応エンタルピー（反応熱）の値が大きくなるためである。
• オ　温度を $10\mathrm{K}$ 上げると反応速度が $2$〜$3$ 倍になることが多いのは、分子どうしの衝突回数が $2$〜$3$ 倍に増えるためである。

水素と塩素を体積比 $1:1$ で混合した気体を、常温で暗所に置いても、塩化水素はほとんど生じない。ところが、温度・圧力・濃度を変えずに、この混合気体に強い紫外線を含む光を当てると、反応が急激に進んで爆発的に塩化水素が生じる。

$${\mathrm{H}}_2+\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2⟶2\mathrm{HCl}$$

また、臭化銀に光を当てると銀が遊離して黒くなる変化も、同じしくみで起こる。このように、物質が光のエネルギーを吸収することによって起こる化学反応を何というか。漢字で答えよ。

気体の可逆反応 ${\mathrm{H}}_2+{\mathrm{I}}_2\rightleftarrows 2\mathrm{HI}$ の正反応（右向きの反応）は発熱反応であり、正反応・逆反応とも 1 段階で進むものとする。この反応の活性化エネルギーと遷移状態（活性化状態）に関する記述として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　遷移状態にある原子の集合体は、反応物と生成物の中間にあるエネルギーの低い安定な物質なので、反応の途中で取り出して保存することができる。
• イ　正反応の活性化エネルギーは、逆反応の活性化エネルギーより小さい。
• ウ　同じ温度で比べると、活性化エネルギーが大きい反応ほど反応速度は大きい。
• エ　触媒を加えると、正反応の活性化エネルギーと逆反応の活性化エネルギーの差が小さくなる。
• オ　温度を上げると遷移状態のエネルギーが低くなるので、正反応の活性化エネルギーが小さくなり、反応速度が大きくなる。