设对行反应正方向是放热的,并假定正、逆都是基元反应,则升高温度更利于增大正反应的速率系数。A. 错误B. 正确
A. 错误
B. 正确
题目解答
答案
解析
本题考查化学反应速率系数与温度的关系以及对行反应的特点。解题思路是根据阿伦尼乌斯公式分析正逆反应速率系数随温度的变化情况,再结合正反应放热的条件判断升高温度对正反应速率系数的影响。
1. 阿伦尼乌斯公式
阿伦尼乌斯公式为$k = A\mathrm{e}^{-\frac{E_{a}}{RT}}$,其中$k$是反应速率系数,$A$是指前因子,$E_{a}$是活化能,$R$是气体常数,$T$是热力学温度。对阿伦尼乌斯公式两边取自然对数可得$\ln k=\ln A-\frac{E_{a}}{RT}$。
2. 分析温度对反应速率系数的影响
对$\ln k=\ln A-\frac{E_{a}}{RT}$两边关于$T$求导:
$\frac{\mathrm{d}\ln k}{\mathrm{d}T}=\frac{E_{a}}{RT^{2}}$
因为$R\gt0$,$T^{2}\gt0$,所以当$E_{a}\gt0$时,$\frac{\mathrm{d}\ln k}{\mathrm{d}T}\gt0$,这表明反应速率系数$k$随温度$T$的升高而增大。
3. 分析正逆反应活化能与反应热的关系
对于正反应是放热的对行反应,设正反应活化能为$E_{a正}$,逆反应活化能为$E_{a逆}$,反应热$\Delta H = E_{a正}-E_{a逆}\lt0$,所以$E_{a正}\lt E_{a逆}$。
4. 比较升高温度时正逆反应速率系数的变化
由$\frac{\mathrm{d}\ln k}{\mathrm{d}T}=\frac{E_{a}}{RT^{2}}$可知,$E_{a}$越大,$\frac{\mathrm{d}\ln k}{\mathrm{d}T}$越大,即反应速率系数随温度升高增大的幅度越大。因为$E_{a正}\lt E_{a逆}$,所以升高温度时,逆反应速率系数增大的幅度比正反应速率系数增大的幅度大。
因此,升高温度更利于增大逆反应的速率系数,而不是正反应的速率系数,该说法错误。