某反应的速率常数 k 的单位为 s^-1,则该反应为( )A. 零级反应B. 一级反应C. 二级反应D. 三级反应
A. 零级反应
B. 一级反应
C. 二级反应
D. 三级反应
题目解答
答案
解析
本题考查化学反应速率常数的单位与反应级数的关系。解题思路是根据不同反应级数的速率方程,推导出速率常数的单位,再与题目中给出的速率常数单位进行对比,从而确定反应级数。
1. 零级反应
零级反应的速率方程为:$v = k$,其中$v$是反应速率,$k$是速率常数。
反应速率$v$的单位通常为$mol\cdot L^{-1}\cdot s^{-1}$,由于$v = k$,所以零级反应速率常数$k$的单位为$mol\cdot L^{-1}\cdot s^{-1}$,与题目中$s^{-1}$的单位不符。
2. 一级反应
一级反应的速率方程为:$v = kc$,其中$c$是反应物的浓度,单位为$mol\cdot L^{-1}$。
已知反应速率$v$的单位为$mol\cdot L^{-1}\cdot s^{-1}$,将$v$和$c$的单位代入速率方程可得:
$mol\cdot L^{-1}\cdot s^{-1}=k\times mol\cdot L^{-1}$
解得$k$的单位为$s^{-1}$,与题目中给出的速率常数单位一致。
3. 二级反应
二级反应的速率方程为:$v = kc^{2}$。
将$v$的单位$mol\cdot L^{-1}\cdot s^{-1}$和$c$的单位$mol\cdot L^{-1}$代入速率方程可得:
$mol\cdot L^{-1}\cdot s^{-1}=k\times (mol\cdot L^{-1})^{2}$
解得$k$的单位为$L\cdot mol^{-1}\cdot s^{-1}$,与题目中$s^{-1}$的单位不符。
4. 三级反应
三级反应的速率方程为:$v = kc^{3}$。
将$v$的单位$mol\cdot L^{-1}\cdot s^{-1}$和$c$的单位$mol\cdot L^{-1}$代入速率方程可得:
$mol\cdot L^{-1}\cdot s^{-1}=k\times (mol\cdot L^{-1})^{3}$
解得$k$的单位为$L^{2}\cdot mol^{-2}\cdot s^{-1}$,与题目中$s^{-1}$的单位不符。