题目
要使最弱键能为426.4KJ/mol的化合物发生光解离反应,波长λ应满足的条件为()(已知普朗克常数为6.626*10^(-34)J•S),光速为3*10^8m/s,阿伏伽德罗常数为6.022*10^10。(武汉科技大学2012年考研)A. ≤280nmB. ≥280nmC. ≥360nmD. ≤170nm
要使最弱键能为426.4KJ/mol的化合物发生光解离反应,波长λ应满足的条件为()(已知普朗克常数为6.626*10^(-34)J•S),光速为3*10^8m/s,阿伏伽德罗常数为6.022*10^10
。(武汉科技大学2012年考研)
A. ≤280nm
B. ≥280nm
C. ≥360nm
D. ≤170nm
题目解答
答案
A. ≤280nm
解析
考查要点:本题主要考查光解离反应的条件与光子能量的关系,涉及能量单位换算及波长计算。
解题核心思路:
- 光子能量与键能的关系:光解离反应发生的条件是光子能量至少等于最弱键的键能。
- 能量单位转换:将键能从“kJ/mol”转换为单个分子的键能(J/分子)。
- 波长计算:利用光子能量公式 $E = \frac{hc}{\lambda}$,推导出波长的临界值,进而判断选项。
破题关键点:
- 键能转换:通过阿伏伽德罗常数将“每摩尔”键能转换为“每个分子”的键能。
- 不等式方向:光子能量需大于等于键能,对应波长需小于等于临界值。
步骤1:计算单个分子的键能
键能为 $426.4 \, \text{kJ/mol}$,转换为单个分子的键能:
$E = \frac{426.4 \times 10^3 \, \text{J/mol}}{6.022 \times 10^{23} \, \text{mol}^{-1}} \approx 7.08 \times 10^{-19} \, \text{J/分子}.$
步骤2:建立光子能量与波长的关系
光子能量需满足 $E_{\text{photon}} \geq E$,即:
$\frac{hc}{\lambda} \geq E \quad \Rightarrow \quad \lambda \leq \frac{hc}{E}.$
步骤3:代入数据计算临界波长
$\lambda = \frac{(6.626 \times 10^{-34}) \cdot (3 \times 10^8)}{7.08 \times 10^{-19}} \approx 2.807 \times 10^{-7} \, \text{m} = 280.7 \, \text{nm}.$
步骤4:确定波长条件
临界波长为 $280.7 \, \text{nm}$,因此波长需满足 $\lambda \leq 280 \, \text{nm}$,对应选项 A。