Năng lượng hoạt hóa (kí hiệu Ea) là năng lượng tối thiểu mà các chất phản ứng cần phải có để phản ứng có thể xảy ra. Phương trình kinh nghiệm Arrhenius biểu diễn mối liên hệ giữa nhiệt độ, năng lượng hoạt hóa với hằng số tốc độ phản ứng: , trong đó:
• k: hằng số tốc độ của phản ứng
• A: hằng số đặc trưng cho mỗi phản ứng
• e = 2,7183 (cơ số logarit tự nhiên)
• R: hằng số khí lí tưởng (R = 8,314 J/(mol.K))
• T: nhiệt độ theo thang Kelvin: T(K) = to (C) + 273
• Ea: năng lượng hoạt hóa, đơn vị J/mol
Cho các phát biểu sau:
(a) Năng lượng hoạt hóa càng lớn thì phản ứng càng dễ xảy ra.
(b) Khi nhiệt độ phản ứng càng cao thì tốc độ phản ứng càng lớn.
(c) Chất xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa từ đó làm tăng tốc độ phản ứng.
(d) Nếu một phản ứng có hằng số tốc độ là 11 M-1.s-1 tại nhiệt độ 345 K và hằng số thực nghiệm Arrhenius (A) là 20 M-1.s-1 thì năng lượng hoạt hoá của phản ứng trên là 1418 J.mol-1.
Các phát biểu sai là
A. (c) và (d). B. (a) và (d).
C. (b) và (c). D. (a) và (b).
Câu trả lời tốt nhất
(a) Sai, năng lượng hoạt hóa (Ea) càng lớn thì rào cản năng lượng càng cao, phản ứng càng khó xảy ra. Ngược lại, Ea nhỏ thì phản ứng dễ xảy ra hơn.
(b) Đúng, theo phương trình Arrhenius thì k tỉ lệ thuận với T nên T tăng thì k tăng, mà k tăng thì tốc độ phản ứng tăng.
(c) Đúng, chất xúc tác cung cấp cơ chế phản ứng mới với năng lượng hoạt hóa thấp hơn nên tốc độ phản ứng tăng.
(d) Sai:
lnk = lnA – Ea/RT —> Ea = RT(lnA – lnk) ≈ 1715 J/mol