题目
反应的活化能大于副反应的活化能,升高温度 对主反应有利还是对副反应有利?
反应的活化能大于副反应的活化能,升高温度 对主反应有利还是对副反应有利?
题目解答
答案
若平行反应中主反应的活化能大于副反应的活化能 升高温度对主反应有利还是对副反应有利。
答:活化能是摩尔活化分子平均能量和摩尔普通分子平均能量的差 。
对主反应有利 。
答:活化能是摩尔活化分子平均能量和摩尔普通分子平均能量的差 。
对主反应有利 。
解析
考查要点:本题主要考查对阿累尼乌斯方程的理解,以及温度对不同活化能反应速率的影响。关键在于理解活化能与温度变化对反应速率的定量关系。
解题核心思路:
- 阿累尼乌斯方程表明,反应速率常数$k$与温度$T$的关系为$k = A \cdot e^{-E_a/(RT)}$。
- 活化能$E_a$越高,反应对温度变化越敏感。当温度升高时,活化能高的反应速率常数$k$的增幅更大。
- 在平行反应中,若主反应的活化能高于副反应,则升高温度会使主反应的速率相对提升更多,从而对主反应有利。
关键分析步骤:
-
比较速率常数的变化:
设主反应和副反应的速率常数分别为$k_1$和$k_2$,对应的活化能为$E_{a1} > E_{a2}$。
根据阿累尼乌斯方程:
$k_1 = A_1 \cdot e^{-E_{a1}/(RT)}, \quad k_2 = A_2 \cdot e^{-E_{a2}/(RT)}.$
升高温度时,指数项$e^{-E_a/(RT)}$的变化率与$E_a$正相关。由于$E_{a1} > E_{a2}$,$k_1$的增幅大于$k_2$的增幅。 -
判断相对速率:
主反应和副反应的速率分别为$v_1 = k_1[\text{反应物}]$和$v_2 = k_2[\text{反应物}]$。
速率比为:
$\frac{v_1}{v_2} = \frac{k_1}{k_2} = \frac{A_1}{A_2} \cdot e^{-(E_{a1}-E_{a2})/(RT)}.$
当温度升高时,指数项的分母$T$增大,导致整体指数项增大(因$E_{a1}-E_{a2} > 0$),从而$\frac{v_1}{v_2}$增大,主反应占优。