反応速度（知識）の問題

気体 $\mathrm{A}$ と気体 $\mathrm{B}$ から気体 $\mathrm{C}$ が生じる反応 $2\mathrm{A}+\mathrm{B}⟶2\mathrm{C}$ は、1 段階で進むのではなく、中間体 $\mathrm{X}$ を経由する次の 2 つの段階 $(1)$, $(2)$ からなることがわかっている。
$$(1)\mathrm{A}+\mathrm{B}⟶\mathrm{X}+\mathrm{C}(\text{遅い})$$
$$(2)\mathrm{X}+\mathrm{A}⟶\mathrm{C}(\text{速い})$$
一定温度で実験を行うと、この反応全体の反応速度 $v$ は、速度定数を $k$ として $v=k[\mathrm{A}][\mathrm{B}]$ と表された。これは、段階 $(2)$ がいくら速く進んでも、生じる $\mathrm{X}$ の量は段階 $(1)$ の進み方で限られるため、反応全体の速さが段階 $(1)$ の速さでほぼ決まってしまうからである。

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、反応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。

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。

反応速度式と反応のしくみに関する記述として最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　反応速度式における各反応物の濃度の指数（反応次数）は、化学反応式の係数から必ず決まる。
• イ　いくつかの段階を経て進む反応全体の反応速度は、最も遅い段階の反応速度でほぼ決まる。
• ウ　温度が一定でも、反応物の濃度を大きくすると、反応速度定数の値は大きくなる。
• エ　反応速度定数の値は、反応の種類だけで決まり、温度を変えても変わらない。

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。

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。