反応速度の問題
ある反応の速度定数 はアレニウスの式
にしたがう。ここで は温度によらない定数、 は活性化エネルギー、 は気体定数、 は絶対温度であり、 も温度によらないものとする。この式の両辺の自然対数をとると
となるので、横軸に 、縦軸に をとってグラフをかくと直線になる。
いくつかの温度で を測定してこのグラフをかいたところ、直線は次の 2 点を通った。
- のとき
- のとき
この反応の活性化エネルギー は何 kJ/mol か。有効数字 2 桁で求めよ。ただし、 とする。
この問題で使うもの
- 2 つの温度での速度定数と活性化エネルギー(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(30 技能)
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- 素因数分解と約数の個数
- 平方根の意味と根号の簡単化
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- 対数の定義と性質
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- アレニウスの式と活性化エネルギー・触媒
- 2 つの温度での速度定数と活性化エネルギー
ヒント
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ヒント 1
与えられた式を の形の一次関数とみると、、 に対して傾き は何を表しているか考えよう。
ヒント 2
直線の傾きは である。2 点の座標から傾き を計算する。
ヒント 3
傾きは である。これが に等しいとして を J/mol で求め、kJ/mol に直そう。
答えと解説
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解説を読む
与えられた式より、 を横軸、 を縦軸にとった直線の傾きは である。
2 点から傾きを求めると
よって
したがって である。
別解
グラフの傾きは である。2 点を通る直線の傾きは
よって K。
検算: 2 点の式の差をとると より 、 で一致する。有効数字 2 桁で 83 kJ/mol。