单选题
从反应动力学角度考虑,增高反应温度使
A
反应速率常数值增大
B
反应速率常数值减小
C
反应速率常数值不变
D
副反应速率常数值减小
答案解析
正确答案:A
解析:
这道题考查的是温度对化学反应速率常数的影响,主要依据是**阿伦尼乌斯方程(Arrhenius Equation)**。
### 解析过程:
1. **理论依据:阿伦尼乌斯方程**
反应速率常数 $k$ 与温度 $T$ 的关系通常由阿伦尼乌斯方程描述:
$$ k = A \cdot e^{-\frac{E_a}{RT}} $$
其中:
* $k$ 为反应速率常数;
* $A$ 为指前因子(频率因子),通常随温度变化较小,可视为常数或弱依赖;
* $E_a$ 为反应的活化能($E_a > 0$);
* $R$ 为理想气体常数;
* $T$ 为热力学温度。
2. **数学分析**
* 在指数项 $-\frac{E_a}{RT}$ 中,由于 $E_a$ 和 $R$ 均为正值,当温度 $T$ **升高**时,分母 $RT$ 增大,导致分数值 $\frac{E_a}{RT}$ **减小**。
* 因为前面有负号,所以指数部分 $-\frac{E_a}{RT}$ 的数值会**增大**(即变得不那么负,更接近0或正数)。
* 指数函数 $e^x$ 是单调递增函数,因此 $e^{-\frac{E_a}{RT}}$ 的值会**增大**。
* 结论:随着温度 $T$ 的升高,反应速率常数 $k$ **增大**。
3. **物理意义解释**
从分子运动论的角度来看,升高温度会增加反应物分子的平均动能。这使得具有足够能量(超过活化能 $E_a$)从而能发生有效碰撞的分子比例(活化分子百分数)显著增加。因此,单位时间内的有效碰撞次数增多,反应速率加快,体现为速率常数 $k$ 增大。
4. **选项分析**
* **A. 反应速率常数值增大**:符合上述推导,正确。
* **B. 反应速率常数值减小**:与理论相反,错误。
* **C. 反应速率常数值不变**:只有极少数特殊情况(如某些扩散控制反应或零活化能反应)可能近似不变,但对于绝大多数化学反应,温度对 $k$ 影响显著,错误。
* **D. 副反应速率常数值减小**:副反应也是化学反应,同样遵循阿伦尼乌斯方程。升高温度通常也会使副反应的速率常数增大(尽管主副反应增大的幅度可能不同,取决于各自的活化能),而不是减小,错误。
### 最终结论:
增高反应温度会使反应速率常数值增大。
故正确答案为 **A**。
相关知识点:
增温度反应速率常数值增
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化工总控工理论题库
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