若正反应的活化能为mathrm(E)_a,逆反应的活化能为mathrm(E)_a',则正反应的热效应 Delta_(r)H_(m)为()A. Delta_(r)H_(m)=mathrm(E)_a'-mathrm(E)_aB. Delta_(r)H_(m)=|mathrm(E)_a-mathrm(E)_a'|C. Delta_(r)H_(m)=|mathrm(E)_a'-mathrm(E)_a|D. Delta_(r)H_(m)=-(mathrm(E)_a'-mathrm(E)_a)
A. $\Delta_{r}H_{m}=\mathrm{E}_a'-\mathrm{E}_a$
B. $\Delta_{r}H_{m}=|\mathrm{E}_a-\mathrm{E}_a'|$
C. $\Delta_{r}H_{m}=|\mathrm{E}_a'-\mathrm{E}_a|$
D. $\Delta_{r}H_{m}=-(\mathrm{E}_a'-\mathrm{E}_a)$
题目解答
答案
解析
本题考查化学反应热效应与活化能的关系,解题思路是根据化学反应热效应的定义以及正、逆反应活化能与反应热的联系来推导正反应热效应的表达式。
步骤一:明确反应热效应的定义
化学反应的热效应$\Delta_{r}H_{m}$等于产物的总焓$H_{产物}$减去反应物的总焓$H_{反应物}$,即$\Delta_{r}H_{m}=H_{产物}-H_{反应物}$。
步骤二:分析正、逆反应活化能与焓的关系
正反应的活化能$E_{a}$是反应物达到活化状态所需的能量,即$E_{a}=H_{活化}-H_{反应物}$;逆反应的活化能$E_{a}'$是产物达到活化状态所需的能量,即$E_{a}'=H_{活化}-H_{产物}$。
步骤三:推导正反应热效应与活化能的关系
由$E_{a}=H_{活化}-H_{反应物}$可得$H_{反应物}=H_{活化}-E_{a}$;由$E_{a}'=H_{活化}-H_{产物}$可得$H_{产物}=H_{活化}-E_{a}'$。
将$H_{反应物}=H_{活化}-E_{a}$和$H_{产物}=H_{活化}-E_{a}'$代入$\Delta_{r}H_{m}=H_{产物}-H_{反应物}$中,可得:
$\begin{align*}\Delta_{r}H_{m}&=(H_{活化}-E_{a}')-(H_{活化}-E_{a})\\&=H_{活化}-E_{a}'-H_{活化}+E_{a}\\&=E_{a}-E_{a}'\\&=- (E_{a}'-E_{a})\end{align*}$