题目
升高温度,化学反应速率增大倍数较多的是:A. 活化能较小的反应B. 吸热反应C. 放热反应D. 活化能较大的反应
升高温度,化学反应速率增大倍数较多的是:
A. 活化能较小的反应
B. 吸热反应
C. 放热反应
D. 活化能较大的反应
题目解答
答案
D. 活化能较大的反应
解析
本题考查温度对不同活化能反应速率影响的知识,解题思路是依据阿伦尼乌斯公式分析温度升高时不同活化能反应速率的变化情况。
- 阿伦尼乌斯公式为$k = A\mathrm{e}^{-\frac{E_{a}}{RT}}$,其中$k$是反应速率常数,$A$是指前因子,$E_{a}$是活化能,$R$是气体常数,$T$是热力学温度。反应速率$v = kc^{n}$($c$为反应物浓度,$n$为反应级数),在反应物浓度不变的情况下,反应速率与反应速率常数成正比,所以我们可以通过分析温度对反应速率常数$k$的影响来判断反应速率的变化。
- 对阿伦尼乌斯公式两边取自然对数可得$\ln k=\ln A-\frac{E_{a}}{RT}$。
- 设温度从$T_1$升高到$T_2$,对应的反应速率常数分别为$k_1$和$k_2$,则有$\ln k_1=\ln A-\frac{E_{a}}{RT_1}$,$\ln k_2=\ln A-\frac{E_{a}}{RT_2}$。
- 用$\ln k_2$减去$\ln k_1$可得:
$\ln\frac{k_2}{k_1}=\frac{E_{a}}{R}(\frac{1}{T_1}-\frac{1}{T_2})$。 - 从这个式子可以看出,在温度变化$(T_1$到$T_2)$相同的情况下,活化能$E_{a}$越大,$\ln\frac{k_2}{k_1}$的值越大,即$\frac{k_2}{k_1}$的值越大,反应速率增大的倍数就越多。