题目
某反应若以其浓度 c 的对数 ln c 对时间 t 作图得直线,则该反应的级数为 2 级。A. 正确B. 错误
某反应若以其浓度 c 的对数 ln c 对时间 t 作图得直线,则该反应的级数为 2 级。
A. 正确
B. 错误
题目解答
答案
B. 错误
解析
本题考查化学反应级数与浓度 - 时间关系的知识点。解题思路是根据不同反应级数的动力学方程,分析其浓度与时间的函数关系,判断以$\ln c$对时间$t$作图呈直线时对应的反应级数。
不同反应级数的动力学方程分析
- 零级反应:
零级反应的速率方程为$-\frac{dc}{dt}=k$,其中$k$为反应速率常数。
对该式进行积分:
$\int_{c_0}^{c}-dc = \int_{0}^{t}kdt$
$-(c - c_0)=kt$
整理可得$c = c_0 - kt$,这表明零级反应中浓度$c$与时间$t$呈线性关系,以$c$对$t$作图得直线。 - 一级反应:
一级反应的速率方程为$-\frac{dc}{dt}=kc$。
分离变量得$\frac{dc}{c}=-kdt$,然后进行积分:
$\int_{c_0}^{c}\frac{dc}{c}=-\int_{0}^{t}kdt$
根据积分公式$\int\frac{1}{x}dx=\ln x + C$,可得$\ln c-\ln c_0=-kt$,即$\ln c=\ln c_0 - kt$。
这说明一级反应中$\ln c$与时间$t$呈线性关系,以$\ln c$对$t$作图得直线。 - 二级反应:
二级反应的速率方程为$-\frac{dc}{dt}=kc^2$。
分离变量得$\frac{dc}{c^2}=-kdt$,进行积分:
$\int_{c_0}^{c}\frac{dc}{c^2}=-\int_{0}^{t}kdt$
根据积分公式$\int x^n dx=\frac{x^{n + 1}}{n + 1}+C(n\neq -1)$,可得$-\frac{1}{c}+\frac{1}{c_0}=kt$,即$\frac{1}{c}=\frac{1}{c_0}+kt$。
这表明二级反应中$\frac{1}{c}$与时间$t$呈线性关系,以$\frac{1}{c}$对$t$作图得直线。
综上,当以$\ln c$对时间$t$作图得直线时,该反应的级数为一级,而不是二级,所以题目说法错误。