专题2结合阿伦尼乌斯公式的原理应用——化学学科发展前沿

专题2 结合阿伦尼乌斯公式的原理应用——化学学科发展前沿 专题2 结合阿伦尼乌斯公式的反应原理题 根据公式 [为反应速率常数，A为比例常数，e为自然对数的底数，R为气体摩尔常数，为开尔文温度，为活化能]，可知，温度升高或者活化能减小，均会引起速率常数增大；升高相同的温度，活化能越大的反应，速率常数增大的越多。同时，也要注意到，实际生产中温度过高，可能会引起催化剂失活，导致活化能增大，反应速率可能不增反减。对微分形式的阿伦尼乌斯做不定积分可得由上式可以看出以lnk对作图应为一条直线，其斜率为-Ea\\R。对于大多数化学反应都有这样的关系式。 1．丙烯是石油化工行业重要的有机原料之一，主要用于生产聚丙烯、二氯丙烷、异丙醇等产品。回答下列问题： (1)已知经验公式为(为活化能，k为速率常数，R、A为常数)。丙烷脱氢制备丙烯反应在某条件下的经验公式的实验数据如图1中曲线a所示，其活化能为_______(用含x1、x2、y1、y2的代数式表示)，当其实验数据发生变化如图1中曲线b所示，则可能的原因是_______。 (2)一定条件下，与发生反应有①、②两种可能，反应进程中的能量变化如图2所示。保持其他条件不变，若要提高某时刻产物中的比例，可采用的措施是_______(填标号)。 A．适当提高反应温度 B．改变催化剂 C．适当降低反应温度 D．改变反应物浓度 2．1889年，阿伦尼乌斯提出了反应速率常数与温度间关系的经验公式：(k为反应速率常数，R为摩尔气体常量，T为热力学温度，为活化能，A为比例系数)，该公式可以用于计算基元反应(指在反应中一步直接转化为产物的反应)的活化能.下图是三个不同的基元反应的随变化的曲线图。下列关于上述基元反应的说法中错误的是 A．活化能由大到小的顺序是 B．一定温度下，活化能小的反应，化学反应速率大 C．对于不同反应，温度升高时活化能大的反应速率变化大 D．对于同一反应，反应速率随温度的升高而增大 3．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：。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)；R为常数8.314，单位J/（mol·K）。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：。 (1)现知在300K，鲜牛奶5小时后即变酸，但在275K的冰箱里可保存50小时，牛奶变酸反应的活化能是_______。 (2)若鲜牛奶存放2.5小时后即变酸，则此时温度为_______。 4．瑞典化学阿伦尼乌斯(Arrhenius)创立的化学反应速率常数随温度变化关系的经验公式为：(为活化能-假设受温度影响忽略不计，k为速率常数，R和C为常数)，为探究催化剂m、n的催化效率，进行了相应的实验，依据实验数据获得如图曲线。在催化剂m作用下，该反应的活化能_______J・mol-1,假设催化剂n的催化效率大于m的催化效率，请在如图中画出催化剂n的相应曲线图和标注。_______ 5．以氢气、一氧化碳为主要组分的合成气是一种重要的化工原料，可以合成甲醇等许多重要的化工产品。回答下列问题： (1)合成甲醇的热化学方程式为 已知：相关化学键的键能如表所示。则表中的x=_______；该反应在_______(填“高温”“低温”或“任何温度”)下能自发进行。 化学键 H—H H—O C—O C—H 键能(kJ/mol) x 436 465 351 413 (2)上述反应的阿伦尼乌斯经验公式实验数据如图中曲线a所示。已知阿伦尼乌斯经验公式(Ea为活化能，k为速率常数。R和C为常数)。反应的活化能Ea=_______。当改变外界条件时，实验数据如图中曲线b所示，则实验可能改变的外界条件是_______。 (3)恒温、恒压的密闭容器中充入和(代替合成气中的杂质，不参与反应)，测得压强为，加入合适催化剂后在恒温条件下开始反应，测得容器的体积变化如表： 反应时间/min 0 10 20 30 40 50 60 容器体积/L 8 7 6.4 6 5.8 5.6 5.6 则氢气的平衡转化率为_______，该温度下的平衡常数为_______(为以分压表示的平衡常数物质的量分数；请用含P的式子表示)。 (4)研究表明，也可在碱性条件下通过电化学的方法制备甲醇。工作原理如图，工作时，产生甲醇的电极反应式为_______，每生成，左室溶液质量增加_______g。 6．的反应速率表达式为 (为正反应速率常数，只与温度有关。和为反应级数，取最简正整数)。 为了探究一定温度下 NO、的浓度对反应速率的影响，测得实验数据如下： 序号 I 0.10 0.10 0.41