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例題精講 · 第 00822 題 · 兩路活化能不同,溫度對高 Ea 那路更偏心

以自編示意平行反應(E₁=70.0、E₂=80.0 kJ/mol、A₁/A₂=0.50)為材料,求 300 K 與 400 K 的速率比和主產物選擇性,回代把 (E₁−E₂) 符號寫反時的報警值。

00822題號全 1000 篇 · 第 第137輪 / 第137冊 輪
方向化學·電化學與工藝流程六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 化學電化學與工藝流程

一、考點定位與做題順序

平行兩路的速率比 k₁/k₂ = (A₁/A₂)·exp(−(E₁−E₂)/RT)。若主路活化能更低(E₁ < E₂),升溫會讓高 Ea 的副路追得更快,速率比反而下降,主產物選擇性隨之降低。判「升溫有利不利」要看 ΔE 的符號,不是看溫度本身。

自編示意:E₁ = 70.0 kJ/mol、E₂ = 80.0 kJ/mol、A₁/A₂ = 0.50,R = 8.314 J/(mol·K),取 T₁ = 300 K、T₂ = 400 K。參數均為自編示意,不代表真實反應體系。

二、逐題精講

題1

題1 求 300 K 與 400 K 的 k₁/k₂ 及主產物選擇性。

解析

E₁ − E₂ = −10.0 kJ/mol,故 −(E₁−E₂)/RT = 10000/(8.314T)。T₁ = 300 K 時 k₁/k₂ = 0.50·exp(10000/2494.2) = 27.55,選擇性 S₁ = 27.55/28.55 = 96.5%。

T₂ = 400 K 時 k₁/k₂ = 0.50·exp(10000/3325.6) = 10.11,選擇性 10.11/11.11 = 91.0%。升溫使選擇性降 5.5 個百分點,符合「副路 Ea 更高、更受溫度偏愛」的判斷。

答案 300 K:27.55 / 96.5%;400 K:10.11 / 91.0%;降 5.5 個百分點。

採分點 ΔE 與指數式 1 分、兩個速率比各 1 分、兩個選擇性各 1 分、方向說明 1 分。

易錯點 把 −(E₁−E₂) 寫成 −|ΔE|,或把 kJ 直接代進 R=8.314 不換算成 J。

題2

題2 若把 (E₁−E₂) 的符號寫反,300 K 會得什麼報警值?

解析

符號寫反後指數為 −10000/(8.314×300),k₁/k₂ = 0.50·exp(−4.009) = 0.00907,選擇性 0.00907/1.00908 = 0.9%,與正確的 96.5% 相差 95.6 個百分點。

0.9% 幾乎等於「主路完全不佔優」,與題設「主路活化能更低」直接衝突,是即時報警。校驗辦法:E₁ < E₂ 時指數項必為正,速率比必大於 A₁/A₂ = 0.50,凡小於 0.50 的結果一定是符號寫反。

答案 得 0.00907、選擇性 0.9%、差 95.6 個百分點;速率比小於 0.50 即報警。

採分點 錯法速率比 1 分、錯法選擇性 1 分、百分點差 1 分、符號判據 2 分、報警說明 1 分。

易錯點 只報 0.00907 不檢查它是否已小於 A₁/A₂。

三、規律小結與對照表

溫度指數 10000/(RT)k₁/k₂主產物選擇性
300 K4.00927.5596.5%
400 K3.00710.1191.0%
符號寫反 300 K−4.0090.009070.9%
判據E₁<E₂ 必為正必 > 0.50否則報警

小結:ΔE 的符號決定指數正負;升溫偏愛高 Ea 副路,主產物選擇性下降。速率比小於 A₁/A₂ 即須回查符號。

四、自測清單

  • 能寫出速率比公式
  • 能做 kJ 到 J 的換算
  • 能算兩個溫度下的速率比
  • 能算選擇性並說明升溫方向
  • 能回代符號寫反的報警值
  • 能用 A₁/A₂ 作下界攔截
編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(化學):雙指示劑法、重量分析誤差、掩蔽與封閉、分解電壓、平行反應選擇性與元素分析相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(化學科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;採分點為教研整理,非官方評分標準

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聯招化學·平行反應選擇性:升溫為什麼反而壓低主產物佔比
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