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単語帳
高校2~高校3年生 (16-18歳)

反応速度

Reaction Rate

反応速度は単位時間あたりに反応物が減る、または生成物が増える速さで、活性化エネルギーを超える分子だけが反応できます。 温度が上がると分子のエネルギー分布が広がり反応できる分子の割合が大きく増え、触媒は活性化エネルギーを下げて速度を上げます。 速度式v = k[A]^m[B]^nの次数は実験で決まり、濃度·温度·触媒が速度を左右します。 このページでは温度と活性化エネルギー、触媒の有無を変え、分布曲線とエネルギー経路を比べます。

直感導入 — なぜ遅い反応がある?
💡 例え:山越え
①全ての反応は'エネルギーの丘(E_a)'を越えねば起きない
②分子は運動エネルギーを持つが速度は同じではない
③E_aより大きいエネルギーの分子のみが反応可能
④冷蔵庫で食品保存 = 温度↓ → 分子運動↓ → 反応(腐敗)速度↓
⑤反応速度? = 単位時間あたりの反応物減少量(または生成物増加量)
温度と分子エネルギー分布
25
50
🔍 陰影領域を観察!
①温度↑ → 分布が右側へ広がる
②E_a以上のエネルギーを持つ分子の割合が大幅増加
③温度10°C上昇で反応速度約2~4倍
④E_aが低い反応ほど温度効果が相対的に小さい
触媒の効果
0
💡 触媒の原理
①触媒は新しい反応経路を提供 → 活性化エネルギー(E_a)減少
②E_aを越えられる分子が増加 → 反応速度↑
③触媒自身は反応前後で変わらない(消費されない)
④正反応·逆反応のE_aを同時に下げる → 平衡位置は不変
反応速度式
速度法則
v = k[A]m[B]n
k:速度定数、m·n:反応次数(実験で決定)
アレニウス式
k = Ae-E_a/RT
T↑ → k↑ → 反応速い | Ea↓ → k↑ → 反応速い
📐 濃度と反応速度
①[A]↑ → 衝突回数↑ → 反応速度↑
②反応次数(m, n)は反応式の係数と無関係で実験のみで決定
③0次:濃度無関、1次:濃度比例、2次:濃度2乗
④半減期(t½):反応物が半分になる時間
例題で確認
例題 1
速度式 v = k[A][B] の反応で [A] を 2 倍にすると反応速度は何倍になるか?(他は一定)
1
[A] に対する次数が 1 なので、速度は [A] に正比例する。
v = k[A][B], [A] について 1 次
2
[A] のみ 2 倍 → 速度も 2 倍。
v ∝ [A] ⇒ 2 倍
2 倍
速度式の指数が次数。[A] の次数 1 → [A] 2 倍で速度 2 倍。
例題 2
ある反応で [A] を 2 倍にすると速度が 4 倍になった。A に対する反応次数は?
1
速度 ∝ [A]m で [A] が 2 倍なら速度は 2m 倍。
2m = 4
2
m を求める。
2m = 4 = 22 ⇒ m = 2
2 次(m = 2)
反応次数は反応式の係数ではなく実験で決まる。速度の変化倍率 = 2m
総まとめ
核心公式
v = k[A]m[B]n
速度定数kは温度と活性化エネルギーに依存
共通テスト類題
触媒についての説明として正しくないものは?
活性化エネルギーを下げて反応速度を高める
正反応・逆反応の速度をともに高める
反応の前後で自身は消費されない
平衡定数 K と平衡位置を変化させる
新しい反応経路を提供する
④ 平衡定数 K と平衡位置を変化させる
1
触媒は正・逆反応の活性化エネルギーを等しく下げ、平衡到達を速めるだけ。
2
K と平衡位置は変わらないので ④ が正しくない。
🎯 試験ポイント
①v = k[A]^m[B]^n — m, nは実験のみで決定(係数無関)
②温度↑10°C → 約2~4倍(アレニウス)
③触媒:E_aを下げて速度↑(平衡位置は不変)
④濃度↑ → 衝突頻度↑ → 速度↑
⑤1次反応の半減期:t½は濃度無関(放射性崩壊と同じ)
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電気化学
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