题目
实验活化能Ea、临界能Ec、势垒Eb和0K时的能量差E,它们的物理意义不同,数值也不完全相等,但在一定条件下,四者数值近似相等,其条件是( )A. Ec很小 B. Eb很小 C. 温度很低 D. 很小 B、E很小 C、温度很低 D、基态振动频率很高
实验活化能Ea、临界能Ec、势垒Eb和0K时的能量差E,它们的物理意义不同,数值也不完全相等,但在一定条件下,四者数值近似相等,其条件是( )
A. Ec很小B. Eb很小
C. 温度很低
D. 很小 B、E很小 C、温度很低 D、基态振动频率很高
题目解答
答案
C,
解析
本题考查实验活化能$E_a$、临界能$E_c$、势垒$E_b$和$0K$时能量差$E$之间的关系及近似条件。
关键公式与关系
根据过渡态理论和活化能的相关推导,各能量之间的关系为:
$E_a = E_c + \frac{1}{2}RT$
$E_b = E_c - \frac{1}{2}RT$
$E = E_c - N_Ah\nu_0$
(其中$R$为气体常数,$T$为温度,$N_A$为阿伏伽德罗常数,$h$为普朗克常数,$\nu_0$为基态振动频率)
近似条件分析
当温度$T$很低时(趋近于$0K$):
- $\frac{1}{2}RT$趋近于$0$,故$E_a \approx E_c$;
- $-\frac{1}{2}RT$趋近于$0$,故$E_b \approx E_c$;
- 振动能量$N_Ah\nu_0$远大于$\frac{1}{2}RT$,此时$E \approx E_c$。
因此,四者数值近似相等的条件是温度很低。