题目
温度对反应速率的影响可用阿伦尼乌斯公式的一种形式表示:lgk2k1=E(T2−T1)2.303RT1T2式中 k1、k2 分别为温度 T1、T2 时某反应的速率常数;E 为反应的活化能(单位:kJ/mol)(假定活化能在温度变化范围不大时是常数)。又对同一反应,在不同温度下反应速率常数与反应时间的关系如下:k1k2=t2t1 (1)现知在 300 K,鲜牛奶 5 小时后即变酸,但在 275 K 的冰箱里可保存 50 小时,牛奶变酸反应的活化能是多少? (2)若鲜牛奶存放 2.5 小时后即变酸,则此时温度为多少?
温度对反应速率的影响可用阿伦尼乌斯公式的一种形式表示:
lgk2k1=E(T2−T1)2.303RT1T2
式中 k1、k2 分别为温度 T1、T2 时某反应的速率常数;E 为反应的活化能(单位:kJ/mol)(假定活化能在温度变化范围不大时是常数)。又对同一反应,在不同温度下反应速率常数与反应时间的关系如下:
k1k2=t2t1
(1)
现知在 300 K,鲜牛奶 5 小时后即变酸,但在 275 K 的冰箱里可保存 50 小时,牛奶变酸反应的活化能是多少?
(2)
若鲜牛奶存放 2.5 小时后即变酸,则此时温度为多少?
题目解答
答案
- (1)
63.19 kJ/mol。
- (2)
308.5 K。
解析
步骤 1:确定已知条件
已知在 300 K 时,鲜牛奶 5 小时后即变酸;在 275 K 的冰箱里可保存 50 小时。根据题目给出的公式,我们有:
T1 = 300 K, T2 = 275 K, t1 = 5 小时, t2 = 50 小时。
步骤 2:计算速率常数比
根据公式 k1/k2 = t2/t1,我们可以计算出速率常数比:
k1/k2 = 50/5 = 10。
步骤 3:计算活化能
将已知条件代入阿伦尼乌斯公式:
lg(k2/k1) = E(T2 - T1) / (2.303 * R * T1 * T2)
lg(1/10) = E(275 - 300) / (2.303 * 8.314 * 300 * 275)
-1 = E(-25) / (2.303 * 8.314 * 300 * 275)
E = -1 * 2.303 * 8.314 * 300 * 275 / (-25)
E = 63.19 kJ/mol。
步骤 4:计算温度
若鲜牛奶存放 2.5 小时后即变酸,根据 k1/k2 = t2/t1,我们可以计算出新的速率常数比:
k1/k2 = 5/2.5 = 2。
将已知条件代入阿伦尼乌斯公式:
lg(k2/k1) = E(T2 - T1) / (2.303 * R * T1 * T2)
lg(1/2) = 63.19(T2 - 300) / (2.303 * 8.314 * 300 * T2)
-0.301 = 63.19(T2 - 300) / (2.303 * 8.314 * 300 * T2)
T2 = 308.5 K。
已知在 300 K 时,鲜牛奶 5 小时后即变酸;在 275 K 的冰箱里可保存 50 小时。根据题目给出的公式,我们有:
T1 = 300 K, T2 = 275 K, t1 = 5 小时, t2 = 50 小时。
步骤 2:计算速率常数比
根据公式 k1/k2 = t2/t1,我们可以计算出速率常数比:
k1/k2 = 50/5 = 10。
步骤 3:计算活化能
将已知条件代入阿伦尼乌斯公式:
lg(k2/k1) = E(T2 - T1) / (2.303 * R * T1 * T2)
lg(1/10) = E(275 - 300) / (2.303 * 8.314 * 300 * 275)
-1 = E(-25) / (2.303 * 8.314 * 300 * 275)
E = -1 * 2.303 * 8.314 * 300 * 275 / (-25)
E = 63.19 kJ/mol。
步骤 4:计算温度
若鲜牛奶存放 2.5 小时后即变酸,根据 k1/k2 = t2/t1,我们可以计算出新的速率常数比:
k1/k2 = 5/2.5 = 2。
将已知条件代入阿伦尼乌斯公式:
lg(k2/k1) = E(T2 - T1) / (2.303 * R * T1 * T2)
lg(1/2) = 63.19(T2 - 300) / (2.303 * 8.314 * 300 * T2)
-0.301 = 63.19(T2 - 300) / (2.303 * 8.314 * 300 * T2)
T2 = 308.5 K。