单选题
对于活化能越大的反应,速率常数随温度变化越()
A
大
B
小
C
无关
D
不确定
答案解析
正确答案:A
解析:
这道题考查的是**阿伦尼乌斯方程(Arrhenius Equation)**中活化能与温度对反应速率常数影响的关系。
### 1. 核心公式
根据阿伦尼乌斯方程:
$$ k = A e^{-\frac{E_a}{RT}} $$
其中:
* $k$ 为反应速率常数
* $A$ 为指前因子(频率因子)
* $E_a$ 为活化能
* $R$ 为理想气体常数
* $T$ 为热力学温度
### 2. 数学推导分析
为了分析速率常数 $k$ 随温度 $T$ 的变化程度,我们可以对两边取自然对数,然后对温度 $T$ 求导:
$$ \ln k = \ln A - \frac{E_a}{RT} $$
对 $T$ 求导:
$$ \frac{d(\ln k)}{dT} = \frac{E_a}{RT^2} $$
或者写成微分形式:
$$ \frac{d \ln k}{dT} = \frac{E_a}{RT^2} $$
从这个式子可以看出:
* $\frac{d \ln k}{dT}$ 表示的是 $\ln k$ 随温度变化的敏感度(即变化率)。
* 在相同的温度 $T$ 下,**活化能 $E_a$ 越大**,$\frac{E_a}{RT^2}$ 的值就**越大**。
* 这意味着 $\ln k$(进而 $k$)随温度的变化率越大。
### 3. 直观理解
* **活化能高**的反应,意味着反应物分子需要跨越更高的能量壁垒才能发生反应。
* 当温度升高时,拥有足够能量跨越该壁垒的分子比例会显著增加。
* 对于高活化能的反应,这种“拥有足够能量的分子比例”随温度的增加更为剧烈(指数效应更明显)。
* 因此,温度稍微升高一点,高活化能反应的速率常数 $k$ 就会大幅度增加;而低活化能的反应,其速率常数随温度的变化相对平缓。
### 结论
活化能 $E_a$ 越大,速率常数 $k$ 对温度 $T$ 的变化越敏感,即随温度变化越**大**。
故正确答案为 **A**。
相关知识点:
活化能大速常随温变诀
题目纠错
化工总控工理论题库
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