题目
一个氧化还原反应在特定温度下的 可由下列测量计算的是A. 该温度下反应的平衡常数B. 速率常数随温度的变化C. 该温度下相应电池的电动势D. 该温度下反应的
一个氧化还原反应在特定温度下的 可由下列测量计算的是
A. 该温度下反应的平衡常数
B. 速率常数随温度的变化
C. 该温度下相应电池的电动势
D. 该温度下反应的
题目解答
答案
A. 该温度下反应的平衡常数
解析
本题考查氧化还原反应中各热力学量之间的关系,核心思路在于理解不同物理量之间的关联。关键点在于:
- 平衡常数(K)与反应的吉布斯自由能变(ΔG°)通过公式 $\Delta G^\circ = -RT \ln K$ 相关联。
- 电池电动势(E)可通过公式 $\Delta G^\circ = -nFE$ 计算ΔG°,从而间接求出平衡常数。
- 速率常数与温度的关系涉及阿伦尼乌斯方程,但无法直接推导平衡常数。
- 选项D被截断,但根据答案推断其不相关。
破题关键:明确平衡常数可通过电池电动势的测量计算得出,因此正确答案为A。
选项分析
A. 该温度下反应的平衡常数
平衡常数 $K$ 与标准吉布斯自由能变 $\Delta G^\circ$ 的关系为:
$\Delta G^\circ = -RT \ln K$
若能通过实验测得 $\Delta G^\circ$,即可计算 $K$。
B. 速率常数随温度的变化
速率常数 $k$ 随温度变化符合阿伦尼乌斯方程:
$k = A \exp\left(-\frac{E_a}{RT}\right)$
但速率常数与平衡常数无关,无法推导 $K$。
C. 该温度下相应电池的电动势
电池电动势 $E$ 与 $\Delta G^\circ$ 的关系为:
$\Delta G^\circ = -nFE$
通过测量 $E$ 可求得 $\Delta G^\circ$,再代入公式 $\Delta G^\circ = -RT \ln K$ 即可计算 $K$。
D. 该温度下反应的(缺失)
题目信息不完整,无法分析。
结论
选项C的测量(电动势)可计算出选项A的平衡常数,因此正确答案为A。