分子Xが分解して2分子のYを生成する反応 $X \rightarrow 2Y$ について、Xの濃度の時間変化を示すグラフが与えられています。このグラフから、反応が何次反応であるかを決定する必要があります。選択肢は、0次反応、1次反応、2次反応です。

1. 問題の内容

分子Xが分解して2分子のYを生成する反応 $X \rightarrow 2Y$ について、Xの濃度の時間変化を示すグラフが与えられています。このグラフから、反応が何次反応であるかを決定する必要があります。選択肢は、0次反応、1次反応、2次反応です。

2. 解き方の手順

反応次数を決定するには、以下の手順に従います。

* **グラフの形状を観察する:** 与えられたグラフは、時間の経過とともにXの濃度が減少する様子を示しています。0次反応、1次反応、2次反応それぞれで、濃度と時間の関係が異なります。

* **各次数の反応の特徴:**

* 0次反応: 反応速度は濃度に依存しないため、濃度は時間に対して直線的に減少します。

* 1次反応: 反応速度は反応物の濃度に比例するため、濃度は時間に対して指数関数的に減少します。グラフは指数関数的な減少曲線になります。

* 2次反応: 反応速度は反応物の濃度の2乗に比例するため、濃度は時間に対してより急激に減少します。グラフはさらに急な曲線になります。

* **グラフとの比較:**

与えられたグラフは、指数関数的な減少曲線に似ています。つまり、時間が経つにつれて濃度の減少率が小さくなっています。0次反応のように直線的に減少しているわけではありません。また、2次反応のように急激に減少しているわけでもありません。

* **半減期を調べる:**

1次反応の場合、半減期（反応物の濃度が初期濃度の半分になるまでの時間）は一定です。初期濃度が100 mmol/Lなので、濃度が50 mmol/Lになるまでの時間（最初の半減期）は約15分です。次に、濃度が50 mmol/Lから25 mmol/Lになるまでの時間（次の半減期）も約15分です。半減期がほぼ一定であることから、この反応は1次反応である可能性が高いと考えられます。

3. 最終的な答え

この反応は1次反応です。