反応速度式・反応次数・速度定数の意味

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。

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。

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。

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。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

一定温度で、気体 $\mathrm{X}$ と気体 $\mathrm{Y}$ から気体 $\mathrm{Z}$ が生じる反応 $\mathrm{X}+2\mathrm{Y}⟶\mathrm{Z}$ の反応速度 $v$ を調べたところ、速度定数を $k$ として $v=k[\mathrm{X}][\mathrm{Y}]$ と表されることがわかった。この反応の反応次数（全体の次数）は（ a ）である。また、反応速度式の濃度の指数が化学反応式の係数と一致しないことから、この反応はいくつかの素反応からなる多段階反応であり、全体の反応速度は、それらの素反応のうち反応速度が最も（ b ）段階で決まると考えられる。