第六章习题
一、选择题
1、某反应速率常数单位是mol·l-1·s-1，该反应级数为（）
A、3级
B、2级
C、1级
D、0级
2、某反应物反应了3/4所需时间是反应了1/2所需时间的2倍，则该反应级数为（）
A、0级
B、1级
C、2级
D、3级
3、某反应在指定温度下，速率常数是k=4.62×10-2min-1，反应物的初始浓度为
0.1mol·l-1，则该反应的半衰期为（）
A、15min
B、30min
C、150min
D、不能求解
4、已知某反应的级数是一级，则可确定该反应一定是（）
A、简单反应
B、单分子反应
C、复杂反应
D、上述都不对
5、任何化学反应的半衰期与初始浓度c0、速率常数k的关系是（）
A、与k、c0均有关
B、与c0有关，与k无关
C、与k有关
D、与c0无关，与k有关
6、某反应进行时，反应物浓度与时间成线性关系，则此反应的半衰期与反应物初始浓度的关系是（）
A、成正比
B、成反比
C、平方成反比
D、无关
7、某复杂反应表观速率常数k与各基元反应速率常数间关系为
k=k2（k1/2k4）1/2
则表观活化能E a与各基元反应活化能E i之间关系是（）
A、E a=E2+1/2(E1-2E4)
B、E a=E2+1/2(E1-E4)
C、E a=E2+ (E1-2E4)1/2
D、E a=E2×1/2(E1/ 2E4)
8、半衰期为10天的某放射性元素净重8克，40天后其净重为（）
A、4克
B、2克
C、1克
D、0.5克
9、氢和氧的反应发展为爆炸是因为（）
A、大量的引发剂引发
B、直链传递的速率增加
C、自由基被消除
D、生成双自由基，形成支链
10、一个反应的活化能为83.68kJ·mol-1，在室温27℃时，温度每增加1K，反应速率常数增加的百分数（）
A、4%
B、90%
C、11%
D、50%
11、在T、V恒定的条件下，基元反应A(g)+B(g)→D(g)，若初始浓度c A,0 >>c B,0，即在反应过程中物质A大量过剩，其反应掉的物质的量浓度与c A,0相比较，完全可以忽略不计。则此反应的级数n=（）
A、1
B、2
C、3
D、0
12．在指定条件下，任一基元反应的反应分子数与反应级数之间的关系是（ ）
A 、反应级数等于反应分子数
B 、反应级数小于反应分子数
C 、反应级数大于反应分子数
D 、反应级数等于或小于反应分子数 13 在化学动力学中，质量作用定律（ ）
A 、适用于任一恒温反应
B 、只适用于理想气体恒温反应
C 、只适用基元反应
D 、只适用于恒温恒容化学反应
14 基元反应的分子数是个微观的概念，其值（ ）
A 、可为0、l 、2、3
B 、只能是1、2、3这三个正整数
C 、也可是小于1的数值
D 、可正，可负，可为零
15 化学反应的反应级数是个宏观的概念，实验的结果，其值（ ）
A 、只能是正整数
B 、一定是大于1的正整数
C 、可以是任意值
D 、一定是小于1的负数
16 25℃时，气相反应2A(g)→C(g)+ D(g)，反应前A(g)的物质的量浓度为c A,0，速率常数为k A ，此反应进行完全(即c A =0)所需的时间是有限的，用符号t ∞= c A,0/ k A ，则此反应必为（ ）
A 、零级反应
B 、一级反应
C 、二级反应
D 、0.5级反应
17 在25℃的水溶液中，分别发生下列反应、
(1) A →C+D ，为一级反应，半衰期为t 1/2,A
(2) 2B →L+M ，为二级反应，半衰期为t 1/2,B
已知A 和B 的初始浓度之比c A,0/ c B,0=2，反应系统中无其它反应发生。当反应(1)进行的时间t 1=2t 1/2,A ，反应(2)进行的时间t 2=2t 1/2,B 时，则A 、B 物质的量浓度c A 和 c B 之间的关系为（ ）
A 、c A =c
B B 、c A =2c B
C 、4c A =3c B
D 、c A =1.5c B
18 在一定的T 、V 条件下，反应机理为()()()()
()1
2A g B g D g ??→+←??的反应，其Δr U m =60.0 kJ·mol -1
，则上述正向反应的活化能E 1为（ ）
A 、一定是大于60.0 kJ·mol -1
B 、一定是等于60.0 kJ·mol -1
C 、一定是大于-60.0 kJ·mol -1
D 、既可以大于也可以小于60.0 kJ·mol -1 19 在任意条件下，任一基元反应的活化能
E a 为（ ），任一非基元反应的活化能E a 为（ ）
A 、一定大于零
B 、一定小于零
C 、一定等于零
D 、条件不全，无法确定
20 基元反应2A →B ，为双分子反应，此反应的级数（ ）
A 、可能小于2
B 、必然为1
C 、可能大于2
D 、必然为2 答案：
1、D
2、B
3、A
4、D
5、C
6、A
7、B
8、D
9、D 10、C 11、A 12、D 13、C 14、B 15、C 16、A 17、D 18、A 19、A ，D 20、D 。
二、思考题
1．对于基元反应，反应分子数是否始终等于反应级数?
答：一般情况下基元反应的反应分子数等于反应级数，但也有例外，如一双分子反应，当其中某一组分大大过量时，就变成准一级反应，这时反应分子数并不等于反应级数．
2．试说明下列反应是否为基元反应，为什么?
(1)2NO(g)+2H 2(g)→N 2(g)+2H 2 O(g)
(2)H 2+C12→2HCl ，其速率方程为1
2
22H Cl v kc c = 答：（1）必定不是基元反应，因为反应分子数不可能大于3。
（2）不是基元反应，因为基元反应分子数不可能为分数。
3. 反应A 2+B 2→2AB ，在某条件下速率方程为22A B v kc c =，若改变条件，速率方程为11
2222'A B v k c c =，有可能吗? 答：有可能，因为反应动力学方程式是在大量实验的基础上，由实验数据归纳出来的．所以反应条件改变时，实验数据也将改变，得出来的动力学方程也会改变，所以说有可能。
4．反应 2A →B ，若A 的初始浓度为l mol·l -1，经反应后，A 消耗掉3/4的时间为半衰期的3倍，求此反应的级数。
答：2级。因为A 消耗掉3／4的时间，实际上是先反应掉A 的1／2，所用时间为12t ，剩下的1／2再反应掉一半，即原来A 的1／4，这时所用时间为312t 一12t =212t ，即起始浓度降低一半，半衰期增加l 倍，半衰期与起始浓度成反比．故反应为二级反应。
5．反应A →B ，若A 完全反应掉所需时间是半衰期的2倍，写出其反应的速率方程。
答：A 完全反应掉可分两步，先反应1／2所用时间为12t ，再反应掉1／2所用时间仍为12t ，说明前1／2和后1／2的反应速率相等，与浓度无关，故反应为零级反应，其速度方程为v=k 或c A -c A,0=-kt
6．某反应的动力学方程可以作成一直线，直线斜率的单位为s -1，则该反应必定是一级反应，这种说法对吗?为什么?
答：并不一定就是一级反应。一级反应的线性关系是lnc/[c]～t ,速率常数单
位是s -1，符合这种情况，但符合这种情况的并不只是一级反应一种，如反应为二级反应，且初浓度之比不等于计量系数之比的有两种反应物参加的反应，其线性关系为lnc A /c B ～t ，直线斜率为(c A,0-c B,0)k ，其单位也为s -1。
7. (1)各种复合反应的速率是否都决定于最慢的反应步骤?
(2)连串反应的各步反应速率是否能比控制步骤的反应速率快得多?
答：(1)不对。如平行反应总的反应速率等于各步的反应速率之和，只有连串反应的速率才取决于最慢的反应步骤
（2）不对。连串反应slow fast A B C ???→??→，第一步是控制步骤。虽然第二
步B →C 的反应速率常数很大，有快的可能，但实际上快不起来，因为没有足够的B 供其反应。在稳态时第二步的速率等于第一步的速率，所以有时我们说控制步骤是最慢的一步，在连串反应中某步快，某步慢，并不指实际的速率快与慢，而是指反应能力的快与慢。
8. 4—胺基偶氮苯用发烟硫酸催化，为连串反应：
242412
4H SO H SO k k -???→???→胺基偶氮苯一磺化物二磺化物 已知第二步的活化能大于第一步，即E a2>E a1，若一磺化物为目的产物，应如何控制温度?
答：因一般说来，活化能大的反应对温度更敏感，现在E a2>E a1，所以为抑制第二步反应，应该采用低温反应。例如磺化温度为0℃时，36小时内产物基本上是一磺化物，当温度升高到10～12℃，反应24h ，则一磺化物与二磺化物各占一半，而当温度升到19～20℃，反应12小时，基本上全得到二磺化物。
9. 某对峙反应，当采用某一催化剂后，正反应的活化能降低了20％，频率因子增加了2倍，试问该催化剂对逆反应的活化能也同样降低了20％，频率因子增加了2倍吗?
答：因为催化剂不改变反应热，即在恒容时，ΔH 不变，对于可逆反应，因为ΔH= E a 正- E a 逆，所以采用催化剂时，E a 正下降了20%．而E a 逆不一定下降20%，实际上E a 逆下降的数值应该和E a 正下降的数值相同，只有当E a 正= E a 逆时，其下降的百分数才相等，否则就不相同．
又因为催化剂不改变平衡状态，即k 不发生变化，而k=k 正/k 逆，将阿伦尼乌
斯式代入：
11
112222E a RT H RT E a RT k A e A k A A e k e --?-===
ΔH 不变，k 不变，所以A 正/A 逆不变，所以逆反应的频率因子也同样增加了
2倍。
10. 链反应的一般分为哪几个步骤？
答案：链的开始，链的传递，链的终止。
三、计算题
1. 下列反应依次为反应(1)，(2)中，已知反应（1）为基元反应
（1）1
222T k A B AB +??→ （2）2221122
T k A B AB +??→ 试确定反应(2)的速率方程、速率常数、反应级数。
答案：速率方程22
1A B v k c c =，速率常数为k 1，此反应对A 2、 B 2各为一级反应，总反应级数为2。
2. 氯代甲酸二氯甲酯(ClCOOCCl 3)的热分解反应为
C1COOCCl 3 (g) → 2COCl 2(g)
巳知反应速率常数k 与起始浓度无关。将某一定量的C1COOCCl 3迅速引入一个280℃的容器中，经45秒测得压力为 2.476kPa ，经过极长时间后压力为4.008kPa ，求反应速率常数。
答案：速率常数为5.916×10-4s -1
3．反应A(g)十2B(g)→C(g)的速率方程为A B v kp p =，将摩尔比为l ∶2的A 、
B 混合气体通入恒温密闭抽空容器中进行反应，起始系统总压为60.8kPa,反应进行150 s 容器内压为20.4kPa 试计算，
(1)速率常数k
(2)反应进行到150s 时，A 的转化率
(3)该反应的半衰期。
答案：(1)速率常数为4.96×10-4kPa -1˙s -1；(2)转化率为75%；(3)半衰期为49.7s
4．氰酸铵在水溶液中转化为尿素的反应为NH 4OCN →CO(NH 2)2，某温度下
测得下列数据：
NH 4OCN 的起始浓度c A,0/mol ˙l -1 0.05
0.10 0.20 12t 小时
37.03 19.15 9.45 试确定此反应级数。
答案：反应级数为2
5． CO(CH 2COOH)2在水溶液中的分解反应的速率常数在60℃和10℃时分别为5.484×10-2s -1和1.080×10-4s -1
(1) 求该反应的活化能；
(2) 该反应在30℃时进行1000秒，问转化率若干?
答案：(1) E a ＝97730J·mol –1；(2)转化率为81.2％。
6．某气相热分解反应为一级反应，其方程式为A(g) →B(g) 十C(g)
此反应在密闭抽空体积一定的容器内进行，651K 时，反应物转化25%需时151.5分，反应的活化能为219.2kJ·mol -1，若起始时系统压力为33.33kPa ，欲使2分钟内系统总压为40kPa ，则温度应控制在多少度?
答案：温度应控制在450.6℃
7、对于1／2级反应 A → 产物，试推导其速率方程的积分式及半衰期的表达式，并写出其速率常数的单位。 答案：速率方程的积分式为1122,02k A A c c t
-=；半衰期的表达式为
1
212,01)A t c = 速率常数的单位：mol 1/2·l 1/2·s -1 8、在450K 的真空容器中，放入初始压力为213kPa 的A （g ），进行下列一级热分解反应：
A (g )→
B (g )+
C (g )
反应进行了100s 时，实验测得系统的总压力为233kPa ，试求此反应的速率常数及半衰期为若干？
答案：k=9.860×10-4s -1； t 1/2 = 703s
9、气相反应CO(g )+Cl 2 (g )→COCl 2 (g )是一个二级反应，当CO(g )和Cl 2 (g )的初始压力均为10kPa 时，在25℃时反应的半衰期为1h ，在35℃时反应的半衰期为1/2h 。
（1）计算25℃和35℃时反应的速率常数；
（2）计算该反应的阿伦尼乌斯活化能E a 和指前因子k 0。 答案：k 1=0.1kPa -1·h -1， k 2=0.2kPa -1·h -1 E a =55.47kJ·mol -1 k 0=5.2×108kPa -1·h -1
10、反应： H 2 + Cl 2 → 2HCl 的反应机理为：
Cl Cl k 212?→?
H HCl H Cl k +?→?+22 Cl HCl Cl H k +?→?+32 242Cl Cl k ?→?
其中，Cl 、H 为活泼的中间产物，试用稳态近似法推导dt HCl d ][的速率方程。 答案：1222[][][]d HCl k H Cl dt
=
第八章化学反应速率习题解析 1.选择题 （1）关于化学反应速率表达不正确的是: A.与体系的大小无关而与浓度大小有关 B.与各物浓度标度选择有关 C.可为正值也可为负值 D.与反应方程式写法有关 E.表示反应速率需标明采用何种物质浓度的变化 （2）对于反应Cl2(g) + 2NO(g) 2NOCl(g)，实验发现，如两反应物浓度都加倍，则反应速率增至8 倍。该反应的级数是: A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 E. 1/2 （3）已知A + 2B C，则其速率方程式为: A. v= kc A c B2 B. v= kc A c B C. v= kc B2 D. v= kc3 E. 无法确定（4）进行反应A + 2D 3G在298K及2L容器中进行，若某时刻反应进度随时间变化率为0.3mo l·s-1,则G的生成速率为（单位：mol·L-1·s-1）: A. 0.15 B. 0.9 C. 0.45 D. 0.2 E. 0.35 （5）某反应速率常数k=2.31×10-2mol-1·L·s-1,反应起始浓度为1.0 mol·L-1，则反应的半衰期为: A. 43.29s B. 15s C. 30s D. 21.65s E. 25s 答：（1）C （2）D （3）E （4）C （5）C 2.解释下例名词 (1) 化学反应速率(2) 元反应(3) 速率控制步骤(4) 有效碰撞(5) 活化分子(6) 活化能(7) 速率常数(8) 反应级数(9) 半衰期(10) 催化剂(11 )酶（略） 3.什么是质量作用定律？应用时要注意些什么？ 答：在一定温度下，元反应的反应速率与反应物浓度以反应分子数为幂的乘积成正比，这就是质量作用定律 应用时要注意：①质量作用定律仅适用于元反应。②纯固态或纯液态反应物的浓度不写入速率方程式。 4.试比较碰撞理论与过渡态理论的异同。 相同点：活化能越大，反应速率越慢。
第六章习题 一、选择题 1、某反应速率常数单位是ｍol·l－1·ｓ－1,该反应级数为（) A、3级 B、2级 C、１级Ｄ、0级 ２、某反应物反应了3/4所需时间是反应了１/2所需时间的２倍,则该反应级数为（） A、0级 B、1级 C、2级 D、3级 ３、某反应在指定温度下，速率常数是k=4.６2×10-2min-1,反应物的初始浓度为 0.1ｍｏl·l-1,则该反应的半衰期为() A、1５min B、30ｍin C、１５0ｍｉn D、不能求解 ４、已知某反应的级数是一级，则可确定该反应一定是（） A、简单反应 B、单分子反应 C、复杂反应 D、上述都不对 5、任何化学反应的半衰期与初始浓度c0、速率常数ｋ的关系是( ) A、与ｋ、c0均有关 B、与c０有关,与ｋ无关 C、与ｋ有关Ｄ、与ｃ0无关,与ｋ有关 6、某反应进行时，反应物浓度与时间成线性关系,则此反应的半衰期与反应物初始浓度的关系是( ) A、成正比 B、成反比 C、平方成反比 D、无关 7、某复杂反应表观速率常数k与各基元反应速率常数间关系为 k＝ｋ2（k1／2k4)1/2 则表观活化能Ｅa与各基元反应活化能E i之间关系是（) A、E a=E2+１/2(E1-2Ｅ4) B、Eａ=E2＋１／2(E1-Ｅ４) C、Eａ=E2+ (E1-２E４)1／2Ｄ、E a＝E2×１/2(E１／２E4) ８、半衰期为１０天的某放射性元素净重8克，40天后其净重为（) A、４克 B、2克 C、1克 D、０．5克 9、氢和氧的反应发展为爆炸是因为( ） A、大量的引发剂引发 B、直链传递的速率增加 C、自由基被消除 D、生成双自由基，形成支链 １0、一个反应的活化能为８3．68kＪ·mol-1,在室温2７℃时,温度每增加１Ｋ，反应速率常数增加的百分数( ) A、4％Ｂ、90% C、１１% D、50% 11、在T、V恒定的条件下,基元反应A(g)＋B(g）→D(g）,若初始浓度c A,0>＞cＢ, ０，即在反应过程中物质A大量过剩，其反应掉的物质的量浓度与c A ，0 相比较,完 全可以忽略不计。则此反应的级数ｎ=（) Ａ、１B、２C、3 Ｄ、0
一级反应速率常数测量 一、 实验原理 1. 蔗糖水解反应是典型的一级，是一个准一级反应而已。 C 12H 22O 11＋H 2O （酸催化）＝ C 6H 12O 6（葡萄糖）＋C 6H 12O 6（果糖） 本是二级反应，由于水是大量的， 成为准一级反应。 －dc/dt ＝k 1c 积分： lnc ＝ k 1t ＋ B 或 lnc 0/c ＝ k 1t 2. 旋光度α与浓度的关系。 20℃时，蔗糖的比旋光度〔α〕＝66.6°；葡萄糖比旋光度〔α〕＝52.5°； 果糖的比旋光度〔α〕＝－91.9° 蔗糖水解反应，开始体系是右旋的角度大，随反应进行，旋光角度减少，变成左旋。旋光角度α与浓度关系式：α＝〔α〕Lc L 是旋光管长度，〔α〕仅与温度有关，当温度，旋光管长度一定，α与浓度c 成正比。可写成 α＝Kc 3 .用α表示的一级反应动力学方程： A ――→ B ＋ D t=0 C 0 α0＝K A C 0 （1） t=t CA C B ＝C 0－C A ； C D ＝C 0－C A αt ＝αA ＋αB ＋αD ＝K A C A ＋（K B ＋K D ） （C B ＋C D ） （2） t=∞ 0 C 0 ； C 0 α∞＝（K B ＋K D ）C 0 （3） (1)－(3)： α0－α∞＝（K A －K B －K D ）C 0 C0＝（α0－α∞）/（K A －K B －K D ） (2)－(3)：α0－αt ＝（K A －K B －K D ）C A C A ＝（α0－αt ）/（K A －K B －K D ） 代入一级反应动力学方程： ∝-∝-==ααααt A c c t k 001ln ln 或 B t k c +-=1ln 得到 ')ln(1B t k t +-=-∝αα 二、仪器药品（略）
蔗糖水解反应速度常数的测定 一、实验目的 1、掌握旋光法测定蔗糖水解反应速度常数的测定方法。 2、掌握WZZ —3型自动旋光仪的使用方法。 二、实验原理 蔗糖在水中水解成葡萄糖和果糖的反应为: 612661262112212O H C O H C O H O H C H +?→?++ 为使水解反应加速，反应在酸性介质中进行，以O H 3作催化剂。反应中水是大量的，与蔗糖浓度相比，可以认为它的浓度没变，故反应可视为一级(准一级反应)，其动力学方程为： t t c c t k t k c c c k dt dc 00lg 303.2ln ===-或 积分得 k t c c t 2ln 21210==： 时， 反应的半衰期为 由此可知：起始浓度0c 是已知的，只要知道了反应进行到t 时刻时所对应的浓度t c 即可。t c 的测量是利用其蔗糖、葡萄糖、果糖这三种物质的光学性质。蔗糖及其水解产物葡萄糖、果糖均为旋光物质，因此，可以利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程，旋光度用α来表示，它与下列因有关 当物质种类、液层厚度、光源波长与反应温度确定之后，旋光度仅与浓度有关且与浓度成正比。旋光度具有加和性。蔗糖是右旋性[] 37.6620=D α，葡萄糖是右旋性[] 7.5220=D α，果糖是左旋性[] 9220 -=D α。随着反应的进行体系的旋光度是最大右旋角向最大左旋角变化。 设： t ＝ 0 时 α0 t ＝ t 时 t α t = ∞ 时∞α 当t ＝ 0 00c k 反=α ----------① 蔗糖未转化 当 t = ∞ 0c k 产=∞α ---------② 全部转化 当 t ＝ t ）（产反t t t c c k c k -+=0α --------③ )(光源波长、温度、浓度物质种类、液层厚度、f =α
过氧化氢分解速率常数的测定 Determ in ati On Of H2Q DeComPoSit ion Rate Con Sta nt 一.实验目的及要求 1. 熟悉一级反应的特点 2. 测定过氧化氢分解反应的速率常数和级数 3. 了解各种因素对反应速率的影响 4. 用图解法求过氧化氢分解反应的速率常数 二.实验原理 凡是反应速度只是与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。实验证明.过氧化氢分解的反应为 H 2O 2一H^O+ 10?
如果该反应属于一级反应.则其反应速度方程应遵守下式:
^ =kC t ⑴ 式中：k为反应速度常数；G为时间为t式的反应物浓度。 将式(1)积分得： =-?+lnC" (2) InC t 式中:为反应开始时H2O2的浓度。 如将⑵变换?可得： In总7 ⑶该式子式是InCt?t的直线方程。反应进行过程中.测定不同时刻t 时 反应系统中H2Q的浓度G.取得若干组C .t数据后.以InCt对时间 t作图.可得一直线.表明该反应为一级反应.其斜率为反应速度常数得负值 —k.截距为In- O 三.实验方法
1. 实验条件的设计： 化学反应速度取决于许多因素.例如反应物的浓度、搅拌速度、反应压力、温度、催化剂等等。某些催化剂可以明显地加快反应速度。能加速H2O分解的催化剂Pt、Ag、碘化物等等。 本实验用KI作为催化剂.在静态装置里测定HQ分解反应的速度常数（实验装置见第三部分）。HQ在水溶液中分解释放出氧气的速率较慢.加入KI时.速率加快.其反应按下面的步骤进行.即 Kl+ HO====KIQ+HQ （慢） （1） KIQ====KI+1∕2Q（快） ⑵ 由于第一步的速率比第二步慢得多.所以第一步为反应得控制步骤。因而可以假定其反应的速率方程式为
学号：2001214140127 基础物理化学实验报告 实验名称：一级反应速度常数的测定—蔗糖的转化 ＿＿12药学＿班级1组号：2 实验人姓名：李雅萍 同组人姓名：彭艳，廖车梅 指导老师：周崇松 实验日期：2014/6/6
湘南学院化学与生命科学系 一、实验目的： 1、测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期； 2、了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系； 3、了解旋光仪的基本原理,掌握旋光仪的正确使用方法。 4、掌握旋光法仪的使用和校正方法，实验数据的作图处理方法。 二、实验原理 蔗糖转化的反应方程式为 为使水解反应加速，常以酸为催化剂，故反应在酸性介质中进行。此反应本是二级反应，由于反应中水是大量的，可以认为整个反应中水的浓度基本是恒定的；而H+是催化剂，其浓度也是固定的。所以，此反应可视为假一级反应，反应速率只与蔗糖浓度成正比。 蔗糖及水解产物均为旋光性物质，但它们的旋光能力不同，故可以利用体系在反应过程中旋光度的变化来衡量反应的进程。溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、溶剂的性质、液层厚度、光源波长及温度等因素有关。在其它条件固定时，旋光度α与反应物浓度有直线关系，即： α = KC (17.1) 式中的比例常数K与物质的旋光能力、溶液性质、溶液厚度、温度
等均有关。 在蔗糖的水解反应中，反应物蔗糖是右旋性物质,比旋光度 ，产物中的葡萄糖也是右旋性物质，，但产物中的果 糖是左旋性物质，，因此随着水解作用的进行，右旋角不断减小，最后经过零点变成左旋，并且溶液的旋光度为各组成的旋光度之和。若反应时间为0，t，∞时溶液的旋光度分别用表示。则: α0=K反C0 (17.2) αt=K生C∞ (17.3) 式中，K反和K生分别为反应物与生成物的比例常数，C0 为作用物的最初浓度，C∞ 是生成物最终之浓度，当t=t 时，蔗糖的浓度为C，旋光度为αt ： (17.4) 由式(17.2)、(17.3)和(17.4)得 ························(17.5) ·························(17.6) 将式(17.5)和(17.6)代入一级反应的积分式，可得： (17.7) 即： ···························(17.8) 若以log(αt-α∞)对t作图，从直线的斜率即可求得反应速率常数k，进而可求得半衰期t1/2=ln2/k。
一级反应 ?? 蔗糖的转化 董娟 120242105 一、实验目的与要求 测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。 了解反应物浓度与旋光度之间的关系。 了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用。 二、预习要求 了解用旋光仪测定蔗糖水解速率常数的原理和方法。 简单了解旋光仪的构造和使用，了解旋光仪测定比旋光度的原理和方法。 三、实验原理 反应速率只与某反应物浓度成正比的反应称为一级反应，即A A kc dt dc =- 式中k 是反应速率常数，c A 是反应物的浓度，t 是时间，设0 A c 为反应物起始浓度， 积分可得 0ln ln A A c kt c +-=。若以lnc A 对t 做图，可得一直线，其斜率的绝对值 即为反应速率常数k 。 反应速率还可用半衰期2/1t 来表示。若x 为在t 时间内已经起反应了的反应物 浓度，则在t 时的反应速率为 )()(0 0x c k dt x c d A A -=-- 积分可得x c c k t A A -=00 ln 1 当反应物浓度为起始浓度一半时，即0 2 1A c x =时所需之时间，称为半衰期2/1t ，显然k k c c c k t A A A 693 .02ln 2 1ln 1 00 02 /1==-= 上式说明一级反应的半衰期只决定于反应速率常数k ，而与起始浓度无关。这是一级反应的一个特点。 蔗糖转化的反应方程式为： C 12H 22O 11（蔗糖）+H 2O ?→?+ H C 6H 12O 6（葡萄糖）+C 6H 12O 6（果糖） 此反应的反应速率与蔗糖的浓度、水的浓度以及催化剂H +的浓度有关。在催
化剂H +浓度固定的条件下，这个本是二级反应，但由于有大量水存在，虽然有部分水分子参加反应但在反应过程中水的浓度变化极小。因此，反应速率只与蔗糖浓度成正比。其浓度与时间的关系符合式A A kc dt dc =- 的条件，所以此反应为一级反应。若在反应过程中不同时间测得蔗糖的相应浓度，带入上式即可求得该反应的速率常数k 。 测量反应进程中某一时刻反应物或产物的浓度有两种方法： ① 化学法 化学方法是在反应过程中每经过一定的时间取出部分反应混合物，并用化学的方法使其反应立即停止，记录时间，分析此时反应混合物中产物或反应物的浓度。这种方法得到的结果比较准确，重复性较好，但操作的手续较为繁琐，有些反应让其终止比较困难。 ② 物理法 物理方法是利用反应体系中反应物或产物的某些物理性质（例如导电性、旋光性、吸光、体积、压力、折光等）与物质浓度的关系，通过测量这些物理性质的变化来确定物质的浓度。 物理法的优点在于不需从反应体系中取出样品，可直接测定，它不需要停止反应而可连续迅速地进行分析，且可将物理性质变成电信号进行自动记录等。但对于那些反应中有副反应或少量杂质对所测量的物理性质影响较灵敏时将会造成较大的误差。 本实验是根据反应物与生成物均含有不对称碳原子，它们都具有旋光性，但旋光能力不同这一特点，可用体系反应过程旋光度的变化来量度反应的进程。 测量旋光度所用的仪器称为旋光仪。溶液的旋光度与溶液中所含有旋光物质之旋光能力、溶剂的性质、溶液的浓度、样品管长度、光源波长及温度等均有关 系。当其他条件固定时，旋光度a 与反应物浓度c 呈线性关系，即 Kc a = 式中K 与物质旋光能力、溶剂性质、样品管长度、温度等有关。 物质的旋光能力用比旋光度来度量。比旋光度可用下式表示：[]lc a a t D 100 ?= 式中t —实验温度；D —所用光源为钠灯D 线（波长589nm ）；a —测得的旋光度（? ）；l —样品管的长度（dm ）；c —浓度（g/100ml ）。
峯一般情况下基元反应的反应分子数等于反应级数,但也有例外,如一双分子反应,当其中某一组分大大过量时,就变成准一级反应,这时反应分子数并不等于反应级数. 2.试说明下列反应是否为基元反应，为什么？ (1)2NO(g)+2H2(g)f N2(g)+2H2 O(g) (2)H2+C 12-2HC1,其速率方程为v = kc”您 答:(1)必定不是基元反应,因为反应分子数不可能大于3。 (2)不是基元反应,因为基元反应分子数不可能为分数。 3.反应A2+B2-2AB,在某条件下速率方程为v =也血,若改变条件，速率方程为卩=kc攵垛,有可能吗？ ■ ■ 答：有可能,因为反应动力学方程式是在大量实验的基础上,山实验数据归纳出来的.所以反应条件改变时,实验数据也将改变,得出来的动力学方程也会改变,所以说有可能。 4.反应2A-B,若A的初始浓度为1 mol l",经反应后，A消耗掉3/4的时间为半衰期的3倍，求此反应的级数。 答:2级。因为A消耗掉3/4的时间,实际上是先反应掉A的1 /2,所用时间为“,剩下的1 /2再反应掉一半,即原来A的1 /4,这时所用时间为31\八~t yi=2t yi,即起始浓度降低一半,半衰期增加I倍,半衰期与起始浓度成反比.故反应为二级反应。 5.反应A-B,若A完全反应掉所需时间是半衰期的2倍，写出其反应的速率方程。 答:A完全反应掉可分两步，先反应1 /2所用时间为I* ,再反应掉1 /2 所用时间仍为1\门,说明询T /2和后1/2的反应速率相等,与浓度无关,故反应为零级反应，其速度方程为\'=k或CA5=kf 6.某反应的动力学方程可以作成一直线，直线斜率的单位为s ',则该反应必定是一级反应，这种说法对吗?为什么？
一、选择题 I、某反应速率常数单位是mol I-1 s-1，该反应级数为（ A、3级 B、2级 C、1级 D、0级 某反应物反应了3/4所需时间是反应了1 /2所需时间的2倍，则该反应级数为）0级B、1级 2级D、3级 A、C、8、A、C、9、A、C、第六章习题 2、（ A、 C、 3、某反应在指定温度下，速率常数是k=4.62x10-2mi n-1，反应物的初始浓度为 0.1mol l-1，则该反应的半衰期为（） A、15min B、30min C、150mi n D、不能求解 4、已知某反应的级数是一级，则可确定该反应一定是（ A、简单反应 B、单分子反应 C、复杂反应 D、上述都不对 5、任何化学反应的半衰期与初始浓度 8、速率常数k的关系是（ A、与k、c o均有关 B、与C o有关，与k无关 C、与k有关 D、与c o无关，与k有关 6、某反应进行时，反应物浓度与时间成线性关系，则此反应的半衰期与反应物 初始浓度的关系是（） A、成正比 B、成反比 C、平方成反比 D、无关 7、某复杂反应表观速率常数k与各基兀反应速率常数间关系为 k=k2 （k1/2k4）1/2 则表观活化能E a与各基元反应活化能E i之间关系是（） E a=E2+1/2（E1-2E4）B、 E a=E2+1/2（E1-E4） 1/2 E a =E2+ （E1-2E4）1/2D、E a =E2X 1/2（E〃 2E4） 半衰期为 10天的某放射性元素净重 8克， 40天后其净重为（） 4克B、2克 1 克 D 、0.5克 氢和氧的反应发展为爆炸是因为（） 大量的引发剂引发B、直链传递的速率增加 自由基被消除D、生成双自由基，形成支链 10、一个反应的活化能为83.68kJmol-1，在室温27C时，温度每增加1K，反应速率常数增加的百分数（） A、 4% B、 90% C、 11% D、 50%
第七章 化学反应速率 1.在一定条件下，活化能越大，活化分子的百分数越 ，化学反应速率越 。 解答或答案：小；慢。 2.对于 反应，可根据质量作用定律按化学反应方程式直接写出速率方程。 解答或答案：基元 3.反应（果糖）葡萄糖6 12661262112212)(O H C O H C O H O H C +→+为二级反应。若反应系统中122211C H O 浓度很稀时，实际上二级反应可作为 级反应来处理，此时它的动力学反 程式是 。 解答或答案：一；)(112212O H C kc v = 4.实验表明，在一定温度范围内，反应222NO Cl NOCl +=符合质量作用定律。该反应的速率方程为 ，该反应级数为 。若其他条件不变，将容器的体积增加为原来的2倍，则反应速率为原来的 。 解答或答案：)()(22Cl c NO kc v =；3；1/8 5.对于符合质量作用定律的化学反应aA+bB →dD+gG ，其速率方程为)()(B c A kc v b a =。式中，k 称为 ，c(A )、c(B)分别表示 ，a+b 称为 。 解答或答案：速率常数；反应物A 、B 的浓度；反应级数。 6.反应速率常数与 无关，但受 和 的影响。 解答或答案：浓度；温度；催化剂。 7.某反应速率常数311.310k s --=?，则此反应为 级反应，以 对 做图得一直线，直线的斜率为 。 解答或答案：一；Inc ；t ；-k 8.催化剂能加快反应速率的机制为 。 解答或答案：改变反应途径，降低反应的活化能 9.某药物从血浆中的清除速率为一级反应，测得其1/24t h =，该反应的速率常数k= 。 解答或答案：0.171h -
《化学反应速率》作业参考解析 1. 下列说法正确的是 A. 化学反应平衡常数越大，反应速率越快 B. 在一定温度下反应的活化能越大，反应速率越快 C. 对于可逆反应而言，升高温度能是吸热反应的速率加快，放热反应的速率减慢，所以升高温度反应向吸热反应方向移动 D. 催化剂对可逆反应的正、逆反应速率的影响程度相同。 【D】化学反应平衡常数越大，反应向右进行的趋势越强，反应物转化为产物的转化率越大，但是对化学反应速率没有影响，反应速率的快慢一方面受到反应活化能大小的影响，另一方面还与反应物浓度、反应温度以及是否使用催化剂有关；活化能是化学反应进行的能垒，一般而言，在一定温度下，反应活化能越大反应速率越慢，反应活化能越小反应速率越快；对于可逆反应而言，升高温度能同时加快正、逆反应的反应速率，只不过热反应的活化能大，而放热反应的活化能小，所以在升高相同温度的前提下，吸热反应的反应速率增大更多，所以反应向吸热反应的方向移动，而在降低相同温度的前提，吸热反应的反应速率下降更多，所以反应向着放热反应的方向移动；催化剂的使用，只能改变反应到达平衡状态的时间，不能改变转化率，也不会改变平衡常数的大小，是因为催化剂对可逆反应的正、逆反应的反应速率影响程度相同。 2. 下列说法正确的是 A. 根据反应速率方程，反应级数越大，反应速率越快 B. 发生有效碰撞的条件之一就是分子具有足够的能量 C. 不同化学反应的反应速率常数的单位也不相同 D. 升高温度可以加快反应速率的根本原因是增加了反应物分子之间的碰撞频率 【B】A：对于化学反应a A + b B = c C + d D，若其化学反应速率方程为r=kc A m c B n，从速率方程中可见，反应级数的大小确实对反应速率会产生影响，但是式中的反应速率常数以及反应物浓度的大小也会对反应速率的快慢产生重要的影响的，所以只强调反应级数是不全面的；C：应该说不同反应级数的化学反应的速率常数单位会不一样，因为即使是不相同的化学反应，它们的反应级数有可能是相等的；D：升高温度可以加快化学反应速率的根本原因是因为增加了反应系统中活化分子占据反应分子总数的百分数（比例），那么提高反应物浓度可以加快反应速率的原因是因为增加了反应系统中单位体积内活化分子的数目，而使用正催化剂可以加快反应速率的原因是因为催化剂参与了化学反应，改变了反应途径，降低了反应活化能。 我们知道发生有效碰撞的两个必要条件分别是：参与反应的分子具有足够的能量，同时反应物分子发生碰撞时有正确的碰撞方向。 3. 正催化剂是通过改变反应历程来加快反应速率的。这一历程实现了 A. 增加分子间碰撞频率 B. 减小反应速率常数 C. 降低反应活化能 D. 增大反应平衡常数 4. 已知反应A2 + B2→ 2AB 的速率方程为r = kc(A2)c(B2)，那么该反应 A. 是基元反应 B. 是复杂反应 C. 是双分子反应 D. 是二级反应