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例题精讲 · 第 00822 题 · 两路活化能不同,温度对高 Ea 那路更偏心

以自编示意平行反应(E₁=70.0、E₂=80.0 kJ/mol、A₁/A₂=0.50)为材料,求 300 K 与 400 K 的速率比和主产物选择性,回代把 (E₁−E₂) 符号写反时的报警值。

00822题号全 1000 篇 · 第 第137轮 / 第137册 轮
方向化学·电化学与工艺流程六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 化学电化学与工艺流程

一、考点定位与做题顺序

平行两路的速率比 k₁/k₂ = (A₁/A₂)·exp(−(E₁−E₂)/RT)。若主路活化能更低(E₁ < E₂),升温会让高 Ea 的副路追得更快,速率比反而下降,主产物选择性随之降低。判「升温有利不利」要看 ΔE 的符号,不是看温度本身。

自编示意: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。参数均为自编示意,不代表真实反应体系。

二、逐题精讲

题1

题1 求 300 K 与 400 K 的 k₁/k₂ 及主产物选择性。

解析

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

T₂ = 400 K 时 k₁/k₂ = 0.50·exp(10000/3325.6) = 10.11,选择性 10.11/11.11 = 91.0%。升温使选择性降 5.5 个百分点,符合「副路 Ea 更高、更受温度偏爱」的判断。

答案 300 K:27.55 / 96.5%;400 K:10.11 / 91.0%;降 5.5 个百分点。

采分点 ΔE 与指数式 1 分、两个速率比各 1 分、两个选择性各 1 分、方向说明 1 分。

易错点 把 −(E₁−E₂) 写成 −|ΔE|,或把 kJ 直接代进 R=8.314 不换算成 J。

题2

题2 若把 (E₁−E₂) 的符号写反,300 K 会得什么报警值?

解析

符号写反后指数为 −10000/(8.314×300),k₁/k₂ = 0.50·exp(−4.009) = 0.00907,选择性 0.00907/1.00908 = 0.9%,与正确的 96.5% 相差 95.6 个百分点。

0.9% 几乎等于「主路完全不占优」,与题设「主路活化能更低」直接冲突,是即时报警。校验办法:E₁ < E₂ 时指数项必为正,速率比必大于 A₁/A₂ = 0.50,凡小于 0.50 的结果一定是符号写反。

答案 得 0.00907、选择性 0.9%、差 95.6 个百分点;速率比小于 0.50 即报警。

采分点 错法速率比 1 分、错法选择性 1 分、百分点差 1 分、符号判据 2 分、报警说明 1 分。

易错点 只报 0.00907 不检查它是否已小于 A₁/A₂。

三、规律小结与对照表

温度指数 10000/(RT)k₁/k₂主产物选择性
300 K4.00927.5596.5%
400 K3.00710.1191.0%
符号写反 300 K−4.0090.009070.9%
判据E₁<E₂ 必为正必 > 0.50否则报警

小结:ΔE 的符号决定指数正负;升温偏爱高 Ea 副路,主产物选择性下降。速率比小于 A₁/A₂ 即须回查符号。

四、自测清单

  • 能写出速率比公式
  • 能做 kJ 到 J 的换算
  • 能算两个温度下的速率比
  • 能算选择性并说明升温方向
  • 能回代符号写反的报警值
  • 能用 A₁/A₂ 作下界拦截
编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(化学):双指示剂法、重量分析误差、掩蔽与封闭、分解电压、平行反应选择性与元素分析相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(化学科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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联招化学·平行反应选择性:升温为什么反而压低主产物占比
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