判断题
温度增加有利于活化能大的反应进行
A
正确
B
错误
答案解析
正确答案:A
解析:
这个结论是**正确**的。以下是详细的解析:
### 1. 理论依据:阿伦尼乌斯方程
化学反应速率常数 $k$ 与温度 $T$ 和活化能 $E_a$ 之间的关系由**阿伦尼乌斯方程**描述:
$$ k = A \cdot e^{-\frac{E_a}{RT}} $$
其中:
* $k$ 是反应速率常数
* $A$ 是指前因子(频率因子)
* $E_a$ 是活化能
* $R$ 是理想气体常数
* $T$ 是热力学温度
### 2. 数学推导分析
为了比较不同活化能的反应对温度变化的敏感程度,我们可以对阿伦尼乌斯方程两边取自然对数,然后对温度 $T$ 求导:
$$ \ln k = \ln A - \frac{E_a}{RT} $$
对 $T$ 求导得到:
$$ \frac{d(\ln k)}{dT} = \frac{E_a}{RT^2} $$
这个式子 $\frac{d(\ln k)}{dT}$ 代表了**反应速率常数随温度变化的相对变化率**。
* 从公式可以看出,$\frac{d(\ln k)}{dT}$ 与活化能 $E_a$ 成**正比**。
* 这意味着,**活化能 $E_a$ 越大**,$\frac{d(\ln k)}{dT}$ 的值就越大。
* 换句话说,当温度升高时,活化能大的反应,其速率常数 $k$ 增加的倍数(或幅度)比活化能小的反应更大。
### 3. 直观理解
* **活化能的物理意义**:活化能可以看作是反应发生需要跨越的“能量门槛”。
* **温度升高的影响**温度升高意味着分子的平均动能增加,拥有足够能量跨越门槛的分子比例增加。
* **高门槛 vs 低门槛**:
* 对于活化能小(门槛低)的反应,即使在低温下,也有较多分子能跨越门槛,温度升高带来的“额外助力”相对不明显。
* 对于活化能大(门槛高)的反应,低温下能跨越门槛的分子极少。温度升高显著增加了高能分子的比例,使得能跨越高门槛的分子数量呈指数级剧烈增长。
### 4. 结论
因此,**升高温度对活化能大的反应促进作用更显著**。如果在一个体系中同时存在活化能不同的大、小两个反应,升高温度会使活化能大的反应速率增加得更快,从而有利于该反应的进行(或在竞争反应中占据优势)。
所以,题目中的说法“温度增加有利于活化能大的反应进行”是**正确**的。
相关知识点:
温增利于活化能大反应
题目纠错
化工总控工理论题库
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