자료는 Cl 2 와 H 2 S가 반응하여 S과 HCl가 형성될 때 제안된 반응 메카니즘과 전체 반응의 반응 속도 법칙(v)이다. 그림은 반응 진행에 따른 에너지를 나타낸 것이며, E a 1 , E a 2 , E a 3 는 각각 단계 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ의 활성화 에너지이다. 전체 반응에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

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자료는 Cl2와 H2S가 반응하여 S과 HCl가 형성될 때 제안된 반응… | [변리사 1차] 15년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[변리사 1차] 15년 1회차

자료는 Cl₂와 H₂S가 반응하여 S과 HCl가 형성될 때 제안된 반응 메카니즘과 전체 반응의 반응 속도 법칙(v)이다. 그림은 반응 진행에 따른 에너지를 나타낸 것이며, E_a₁, E_a₂, E_a₃는 각각 단계 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ의 활성화 에너지이다. 

전체 반응에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

ㄱ

ㄷ

ㄱ, ㄴ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

해설

제시된 메커니즘과 에너지 그림에 비추어 중간체 2종, 속도 결정 단계 Ⅲ, H₂S에 대한 차수 1이 모두 옳다.

Cl은 단계 Ⅰ에서 생겨 단계 Ⅱ·Ⅲ에서 소모되고 HS는 단계 Ⅱ에서 생겨 단계 Ⅲ에서 소모되어, 둘 다 전체 반응식에는 남지 않는다. 따라서 중간체는 Cl과 HS 두 종류다.

에너지 그림의 봉우리 셋 가운데 $E_{a3}$ 가 가장 높다. 활성화 에너지가 가장 큰 단계가 가장 느리게 진행되므로 속도 결정 단계는 단계 Ⅲ이다.

주어진 속도 법칙 $v=k[\mathrm{Cl_2}][\mathrm{H_2S}]$ 에서 H₂S의 지수가 1이므로 H₂S에 대한 반응 차수는 1(전체 차수는 2)이다. 반응 차수는 화학 반응식의 계수가 아니라 실험으로 얻은 속도 법칙에서 읽어야 한다는 점이 이 문항의 요지다.

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