题目
某反应在500k时的反应速率常数k是400k时的103倍,则600k时的反应速率常数k时是400k时的105倍。( )
某反应在500k时的反应速率常数k是400k时的103倍,则600k时的反应速率常数k时是400k时的105倍。( )
题目解答
答案
正确
解析
本题考查阿伦尼乌斯方程的应用,核心在于理解反应速率常数$k$与温度$T$的关系。关键点在于:
- 阿伦尼乌斯方程的比值形式:$\ln \frac{k_2}{k_1} = \frac{E_a}{R} \left( \frac{1}{T_1} - \frac{1}{T_2} \right)$,其中$E_a$为活化能,$R$为气体常数。
- 题目中给出的两个温度区间(400K→500K,400K→600K)需满足相同的活化能$E_a$,才能使倍数关系成立。
步骤1:建立温度区间关系
- 400K→500K:$\ln \frac{k_{500}}{k_{400}} = \ln 10^3 = 6.908$,对应温度差项$\frac{1}{400} - \frac{1}{500} = \frac{1}{2000}$。
- 400K→600K:$\ln \frac{k_{600}}{k_{400}} = \ln 10^5 = 11.513$,对应温度差项$\frac{1}{400} - \frac{1}{600} = \frac{1}{1200}$。
步骤2:计算活化能比值$E_a/R$
- 第一区间:$6.908 = \frac{E_a}{R} \cdot \frac{1}{2000} \implies \frac{E_a}{R} = 6.908 \times 2000 = 13816$。
- 第二区间:$11.513 = \frac{E_a}{R} \cdot \frac{1}{1200} \implies \frac{E_a}{R} = 11.513 \times 1200 = 13816$。
步骤3:验证一致性
两区间计算的$\frac{E_a}{R}$值均为$13816$,说明活化能$E_a$恒定,题目描述的倍数关系成立。