해설 보기
정답r_A = -20, -r_B = 40, r_C = 20, -r_D = -20
핵심 개념
양론관계에 따른 화학종별 반응속도의 부호와 크기
반응 A + 2B → C + D에서 각 화학종의 생성속도 r_j는 양론계수에 비례합니다. 즉 r_A/(-1) = r_B/(-2) = r_C/(+1) = r_D/(+1) 관계가 성립합니다. 반응물은 소모되므로 생성속도 r이 음수이고, 소모속도 -r이 양수가 됩니다. 문제에서 -r_A = 20 mol m⁻³ s⁻¹이므로 r_A = -20이며, B는 양론계수가 2배이므로 -r_B = 2 × 20 = 40, 생성물은 r_C = r_D = 20이 되어 -r_D = -20이 됩니다. 부호와 배수를 동시에 챙기는 것이 이 문항의 핵심입니다.
선지별 해설
①r_A = 20으로 두었는데, A는 반응물이므로 생성속도는 음수(-20)여야 합니다. -r_B = -40, r_C = -20도 모두 부호가 반대여서 틀렸습니다.
②r_C = 20, -r_D = -20은 옳지만 r_A = 20, -r_B = -40의 부호가 반대입니다. 반응물의 생성속도는 음수, 소모속도는 양수여야 합니다.
③r_A = -20, -r_B = 2 × 20 = 40, r_C = 20, r_D = 20이므로 -r_D = -20으로 양론관계와 부호가 모두 일치합니다.
④r_A = -20, -r_B = 40까지는 옳지만, 생성물 C, D는 생성속도가 양수이므로 r_C = 20, -r_D = -20이어야 합니다. 이 선지는 두 값의 부호가 반대여서 틀렸습니다.
해설 보기
정답반응차수 1차, 활성화 에너지 9.2 × 10³ × R
핵심 개념
반응속도상수의 단위로 읽는 반응차수와 Arrhenius 식
반응속도상수 k의 단위는 반응차수를 알려주는 지표입니다. n차 반응에서 k의 단위는 (mol/L)^(1-n)·s⁻¹이므로, k의 단위가 s⁻¹이면 1-n = 0, 즉 1차 반응입니다. 활성화 에너지는 Arrhenius 식 k = A·exp(-E/RT)에서 두 온도의 값을 나누어 ln(k₂/k₁) = (E/R)(1/T₁ - 1/T₂)로 구합니다. 이 문항은 단위 분석으로 차수를, 두 점 Arrhenius 식으로 활성화 에너지를 동시에 판정하는 전형적인 유형입니다.