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1[9급 지방직 화학] 20년 1회차
N2O 분해에 제안된 메커니즘은 다음과 같다. 
  • N2O(g)→k1N2(g)+O(g)\mathrm{N_2O(g)\xrightarrow{k_1}N_2(g)+O(g)} (느린 반응)
  • N2O(g)+O(g)→k2N2(g)+O2(g)\mathrm{N_2O(g)+O(g)\xrightarrow{k_2}N_2(g)+O_2(g)} (빠른 반응)

위의 메커니즘으로부터 얻어지는 전체반응식과 반응속도 법칙은?
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해설

전체 반응은 2N2O\mathrm{N_2O} → 2N2\mathrm{N_2} + O2\mathrm{O_2}이고, 속도 법칙은 느린 단계로 정해지는 속도 = k1\mathrm{k_1}[N2O\mathrm{N_2O}]이다.

두 단계를 더하면 중간체 O가 상쇄된다.
2N2O(g)→2N2(g)+O2(g)\mathrm{2N_2O(g)\rightarrow 2N_2(g)+O_2(g)}

전체 속도는 가장 느린 속도 결정 단계가 좌우하며, 1단계는 N2O\mathrm{N_2O} 한 분자의 단분자 반응이므로 속도는 k1\mathrm{k_1}[N2O\mathrm{N_2O}]이다.

  • N2O\mathrm{N_2O} → N2\mathrm{N_2} + O로 쓴 것: 1단계 반응식일 뿐 전체 반응식이 아니다.
  • N2O\mathrm{N_2O} + O → N2\mathrm{N_2} + O2\mathrm{O_2}, 속도 = k2\mathrm{k_2}[N2O\mathrm{N_2O}]로 쓴 것: 빠른 2단계는 속도를 결정하지 않는다.
  • 2N2O\mathrm{N_2O} → N2\mathrm{N_2} + 2O2\mathrm{O_2}로 쓴 것: 원자 수가 맞지 않고 속도 법칙도 느린 단계와 다르다.

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