反応速度（知識）の問題

可逆反応 $\mathrm{A}\rightleftarrows \mathrm{B}$ が 1 段階で進むものとする。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誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、反応エンタルピーは正反応（$\mathrm{A}⟶\mathrm{B}$）についての値とする。

• ア　正反応が発熱反応であるとき、逆反応の活性化エネルギーは正反応の活性化エネルギーより大きい。
• イ　活性化エネルギーが大きい反応ほど、温度を上げたときの反応速度定数の増加の割合は小さい。
• ウ　遷移状態は、反応の経路の途中にあり、反応物 $\mathrm{A}$ や生成物 $\mathrm{B}$ よりもエネルギーが高い不安定な状態である。
• エ　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の大きさは、反応エンタルピーの大きさに等しい。
• オ　正反応が吸熱反応であるとき、正反応の活性化エネルギーは反応エンタルピーの大きさより大きい。

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。

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。

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。

反応速度とその変化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　過酸化水素の分解反応 $2{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2⟶2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}+{\mathrm{O}}_2$ において、ある時間での ${\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2$ の減少速度（単位はいずれも $mol/(\mathrm{L}\cdot \mathrm{s})$）は、${\mathrm{O}}_2$ の生成速度の 2 倍である。
• イ　同じ質量の亜鉛を同じ濃度・同じ体積の塩酸に加えると、塊状の亜鉛より粉末状の亜鉛のほうが速く反応する。これは、固体の表面積が大きくなり、単位時間あたりに亜鉛と水素イオンが衝突する回数が増えるためである。
• ウ　気体どうしの反応で、温度を一定に保ったまま容器の体積を小さくして圧力を大きくすると、反応物の濃度が大きくなるので、反応速度は大きくなる。
• エ　体積一定の容器内で進む気体どうしの反応に、温度を一定に保ったまま反応に関係しないアルゴンを加えて全圧を大きくすると、反応物の濃度が大きくなり、反応速度は大きくなる。
• オ　臭化銀に光を当てると銀が析出するように、光のエネルギーを吸収することによって進む反応がある。