第十一章 化学动力学基础(一)习题学习资料
- 格式:doc
- 大小:70.50 KB
- 文档页数:5
第十一章化学动力学基础(一)解析第十一章化学动力学基础(一)1. 298K 时,252421()()()2N O g N O g O g =+,该分解反应的半衰期1/2 5.7t h =,此值与25()N O g 的起始浓度无关,试求:(1)该反应的速率常数;(2)25()N O g 转化掉90%所需的时间。
解:(1)因为该反应的半衰期与25()N O g 的起始浓度无关,所以该反应为一级反应。
则1/21ln 2t k =,111/2ln 2ln 20.1216()5.7k h t -=== (2)当90%y =时11111ln ln 18.94()10.1216190%t h k y ===--2.某物质A 分解反应为二级反应,当反应进行到A 消耗了31时,所需要时间为2min ,若继续反应掉同样这些量的A ,应需多少长时间?解:对于二级反应21yk at y=- 当min 23131==t y 时则 213111113min 112min 413k t y a a=?=?=-?-当 32=y 时2123213321138min121min 1438min 2min 6miny t k a y a a t t t -=?=?=-?-=-=-= 3.有反应A P →,实验测得是2 1级反应,试证明:(1)[][]kt A A 2121210=-; (2)[]21021)12(2A kt -=。
证明:(1)[][]21A k dtA d r =-=[][]kdt A A d -=21对上式作定积分0[]01/2[][][]A tA d A kdt A =?-?得[][]kt A A 2121210=-. (2)∵[][]kt A A 2121210=- ∴[][])(221210A A kt -=[]{[]}[]))12(2)2(221021021021A kA A k t -=-=4. 在298K 时,用旋光仪测定蔗糖的转化速率,在不同时间所测得的旋光度t α如下/min t 0 10 20 40 80 180 300 ∞/()O t α6.66.175.793.711.4-0.24-1.98试求该反应的速率常数k 值。
第十一章化学动力学基础(一)练习题一、选择题1. 某化学反应的方程式为2A →P,则在动力学研究表明该反应为:( )(A) 二级反应(B) 基元反应(C) 双分子反应(D) 以上都无法确定2. 对下面反应来说,当用-(d[N2]/dt)表示其反应速率时,与此速率相当的表示是:( )3H2(g)+ N2(g)= 2NH3(g)(A) 2(d[NH3]/dt)(B) 1/3(d[H2]/dt(C) -1/2(d[NH3]/dt)(D) 1/2(d[NH3]/dt)3. 某化学反应为2A + B →P,实验测定其速率常数为k = 0.25 (mol • dm-3)-1• s-1, 则该反应的级数为:( )(A) 零级反应(B) 一级反应(C) 二级反应(D) 三级反应4. 某一基元反应为mA →P,动力学方程为r = k[A]m,[A]的单位是mol • dm-3,时间的单位是s,则k的单位是:( )(A) mol(1 - m)• dm3(m - 1)• s-1(B) mol- m• dm3m• s-1(C) mol(m - 1)• dm3(1 - m)• s-1(D) mol m• dm-3m• s-15. 某气相反应在400 K时的k p = 10-3 kPa-1• s-1,若用k c表示应等于:( )(A) 3326 (mol • dm-3)-1• s-1(B) 3.326 (mol • dm-3)-1• s-1(C) 3.01 × 10-4(mol • dm-3)-1• s-1(D) 3.01 × 10-7(mol • dm-3)-1• s-16. 某反应,当反应物反应掉5/9所需时间是它反应掉1/3所需时间的2倍,则该反应时:( )(A) 3/2级反应(B) 二级反应(C) 一级反应(D) 零级反应7. 有两个都是一级反应的平行反应:下列说法错误的是:( ) (A) k总= k1 +k2(B) E总= E1 +E2(C) k1/k2 = [B]/[C] (D) t1/2 = ln2/(k1 + k2)8. 某一分解反应,当反应物浓度为0.2 mol•L-1,反应速率为0.3 mol•L-1•s-1。
第十一章 化学动力学基础(一)一 选择题1.某反应进行完全所需时间是有限的,且等于C 。
/k ,则该反应是( )(1)一级反应 (2)二级反应 (3)零级反应 (4)三级反应2.基元反应A+B-C →A-B+C 的摩尔反应焓∆rHm <0,B-C 键的键能为εBC,A 为自由基,则反应活化能等于( )(1)0.30εBC (218)0.05εBC (3)0.05εBC +∆rHm (4)0.05εBC -∆rHm3.如果反应2A+B=2D 的速率可表示为 r=-1/2d [A ]/dt=- d [B ]/dt=1/2 d [D ]/dt 则其反应分子数为( )(1)单分子 (2)双分子 (3)三分子 (4)不能确定4.400K 时某气相反应的速率常数Kp=10-3(kpa)-1s -1 若速率常数用k c 表示,则k c 应为( )(1)3.326(mol dm -3)-1 s -1 (2)3.0∗10-4(mol dm -3)-1 s -1(3) 3326(mol dm -3)-1 s -1 (4) 3.0∗10-7(mol dm -3)-1 s -15.关于H 2和O 2 等混合气体存在爆炸高限和低限,下列哪种说法是正确的(1) 高界限主要是热来不及散出所引起的.(2) 高界限主要是由器壁销毁决定.(3) 高界限主要是由器相销毁所决定(4) 高界限与温度基本无关6.如果某反应的∆rHm=100kJ mol -1,那么活化能Ea ( )(1) Ea ≠100kJ mol -1, (2) Ea ≥100kJ mol -1,(3) Ea ≤100kJ mol -1, (4)都可以.7.一级反应,反应物反应掉1/n 所需时间是 ( )(1)-0.6932/k (2) (2.303/k)lg [n/(n-1)](3)(2.303k)lgn (4) (2.303/k)lg(1/n)8.对于基元反应 NO 2+NO 3→NO+O 2+NO 2 ,可作断论 ( )(1)一定是二级反应 (2)一定不是二级反应(3)一定是双分子反应 (4)一定不是双分子反应9.某反应.当反应物反应掉5/9所需时间是它反应掉1/3所需时间 的2倍,则该反应是( )(1)一级反应 (2)零级反应 (3)二级反应 (4)3/2级反应10.当一反应物的初始浓度为0.04 mol dm -3时,反应的半衰期为360S. 初始浓度为0.024 mol dm -3时,反应的半衰期为600S.此反应为 ( )(1) 零级反应 (2)1.5级反应 (3)二级反应 (4)一级反应 11.连串反应A B C,其中k 1=0.1min -1,k 2=0.2min -1.,假定反应开始时只有A,且浓度为1 mol dm -3,则B 浓度达最大的时间为 ( )K 2K (1)0.3 min (2)5.0 min (3)6.93 min (4) ∞12.某放射性同位素的半衰期为5天,则经过15天后所剩的同位素的量是原来的( )(1)1/3 (2)1/4 (3)1/8 (4)1/1613.气固相催化反应 2CO(g)+O 2(g) 2CO 2(g) 的速率方程为r=kP(o 2)/p(co).其反应级数应为 ( )Pt <700k (1) 一级反应 (2)二级反应 (3)对O 2一级,对CO 是负一级(4)级数不能确定.14.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 ( )(1)成正比(2)成反比(3)平方成反比(4)无关15.反应A→2B在温度T 时的速率方程为d[B]/dt=k B[A] ,则反应的半衰期为 ( )(1)ln2/ k B(2)2ln2/ k B (3) k B ln2 (4)2 k B ln216.两个活化能不相同的反应,如E2>E1,且都在相同的升温区间内升温,则( )(1)dlnk2/dT> dlnk1/dT (2) dlnk2/dT<dlnk1/Dt(3) dlnk2/dT=dlnk1/dT (4)dk2/dT>dk1Dt17.饱和分子间反应活化能一般都是 ( )(1)比较小 (2)167kJ mol-1以上(3)不需要活化能 (4)400 kJ mol-1以上K1K2K318.在反应A B C, A D 中,活化能E1>E2>E3,C是所需要的产物.从动力学的角度考虑,为了提高C的产量,选择反应温度时,应选择( )(1)较高反应温度(2)较低反应温度(3)适中反应温度(4)任意二填空题1.反应A+B→C的速率方程为: -dC A/dt=k A C A C B/C C,则该反应的总级数是级.若浓度为mol dm-3.时间以S为单位,则速率常数k A的单位是2.反应分子数只能是,一般不会大于3.水溶液中过氧化氢催化分解反应历程为:H2O2(aq)+I-(aq)→H2O(l)+IO-(aq) k1H2O(l)+IO-(aq) →H2O(l)+O2+I-k2当k2>>k1时,该反应的速率方程为4.有一反应mA nB是简单反应,其动力学方程-dC A/dt=kC A m ,C A单位为mol dm-3.时间以S为单位,则(1)k的单位为(2)以dC B/dt表达的反应速率方程和题中给的速率方程关系为5.在恒温下,加入催化剂能加快反应速率的原因是由于,而升高温度能增加反应速率的原因是由于6.分别用反应物和生成物表示反应A+3B=2C的反应速率.并写出它们间关系为.7.某反应的表观活化能为50kJ/mol.在300K下测其速率常数.若要求k的测定误差在1.5%以内,则恒温槽的控温精度为因为.8.N2和H2合成NH3.在4000C下,动力学实验测定结果表明没有催化剂时,其活化能为334.9 kJ/mol.用Fe催化时,活化能降至167.4 kJ/mol.假定催化和非催化反应的指前因子相等. ,则两种情况下反应速率常数之比为9.反应2N2O5→4NO2+O2在328K时O2(g)的生成速率为0.75*10-4mol·dm-3·s-1.(如其间任一中间物浓度极低,难以测得)则该反应的总包反应速率为mol·dm-3·s-1,N2O5的消耗速率为moldm-3s-1 NO2的生成速率为mol·dm-3·s-110.某反应物的转化率分别达到50%,75%,87.5%所需时间分别为t1/2,2t1/2,3t1/2.则反应对此物质的级数为.11.实验测得反应 2A+B→2C+D的速率方程为r=k[A][B],反应历程为A+B→C+F k1(慢)A+F→C+D k2(快)则k1与k的关系为.12.一般情况下,连续反应的决速步是 13.综合反应A B C,稳态近似处理的条件是 ,稳态浓度C B = .K -1K 1K 2 14.在恒温下,加入催化剂能加快反应.速率的原因是由于而升高温度能增加反应速率的原因是由于 15反应A+B AB AB+C D(决速步) 其表观活化能与基元活化能的关系 为 K 2 ,因为 . K -1K 1 16.气相基元反应2A B 在一恒容的容器中进行,P 0为A 的初始压力,P t 为时间t 时反应体系的总压.此反应的速率方程dP t /dt= .K 1 三.计算题1.(1)某溶液含有NaOH 和CH 3COOC 2H 5浓度均为0.01 moldm -3,设为二级反应,在298K.10min 内有39%CH 3COOC 2H 5分解,而在308K 时10min 分解55%.粗略估计288K 在10min 内能分解多少?(2)用对数公式计算293K 时若有50%的CH 3COOC 2H 5分解需时间若干? 2.硝基异丙烷在水溶液中与碱的反应是二级反应.其速率常数可用下式表示: lnk=-7284.4/T+27.383.时间以min,浓度以moldm -3表示(1) 计算反应的活化能.(2) 在283K 时, 硝基异丙烷与碱的浓度均为0.008 moldm -3,求反应的半衰期3.N 2O(g)的热分解反应2N 2O(g) 2N 2(g)+O 2(g).从实验测出不同温度时各个起始浓度与半衰期如下k 反应温度T/K 初始压力P 0/kpa 半衰期t 1/2 /s967 156.787 380967 39.197 15201030 7.066 14401030 47.996 212求(1)反应级数和不同温度下的速率常数(2)实验活化能(3)若1030K 时N 2O(g)的初始压力为54.00kpa.,当压力达到64.02kpa 时所需时间.。
物理化学课后答案第⼗⼀章化学动⼒学第⼗⼀章化学动⼒学1.反应为⼀级⽓相反应,320 oC时。
问在320 oC加热90 min的分解分数为若⼲?解:根据⼀级反应速率⽅程的积分式答:的分解分数为11.2%2.某⼀级反应的半衰期为10 min。
求1h后剩余A的分数。
解:同上题,答:还剩余A 1.56%。
3.某⼀级反应,反应进⾏10 min后,反应物反应掉30%。
问反应掉50%需多少时间?解:根据⼀级反应速率⽅程的积分式答:反应掉50%需时19.4 min。
4. 25 oC时,酸催化蔗糖转化反应的动⼒学数据如下(蔗糖的初始浓度c0为1.0023 mol·dm-3,时刻t的浓度为c)使⽤作图法证明此反应为⼀级反应。
求算速率常数及半衰期;问蔗糖转化95%需时若⼲?解:数据标为利⽤Powell-plot method判断该反应为⼀级反应,拟合公式蔗糖转化95%需时5. N -氯代⼄酰苯胺异构化为⼄酰对氯苯胺为⼀级反应。
反应进程由加KI溶液,并⽤标准硫代硫酸钠溶液滴定游离碘来测定。
KI只与A反应。
数据如下:计算速率常数,以表⽰之。
解:反应⽅程如下根据反应式,N -氯代⼄酰苯胺的物质的量应为所消耗硫代硫酸钠的物质的量的⼆分之⼀,作图。
6.对于⼀级反应,使证明转化率达到87.5%所需时间为转化率达到50%所需时间的3倍。
对于⼆级反应⼜应为多少?解:转化率定义为,对于⼀级反应,对于⼆级反应,7.偶氮甲烷分解反应为⼀级反应。
287 oC时,⼀密闭容器中初始压⼒为21.332 kPa,1000 s后总压为22.732 kPa,求。
解:设在t时刻的分压为p,1000 s后,对密闭容器中的⽓相反应,可以⽤分压表⽰组成:8.硝基⼄酸在酸性溶液中的分解反应(g)的体积如为⼀级反应。
25 oC,101.3 kPa下,于不同时间测定放出的CO2下反应不是从开始的。
求速率常数。
(g)可看作理想⽓体,硝基⼄酸的初始量由时放出的解:设放出的CO2(g)算出:CO2在时刻t, 硝基⼄酸的量为,列表作图,由于反应不是从开始,⽤公式拟合得到。
第十一章化学动力学基础(一)习题
化学动力学基础(一)
一、简答题 1.反应Pb(C 2H 5)4=Pb+4C 2H 5是否可能为基元反应?为什么?
2.某反应物消耗掉50%和75%时所需要的时间分别为t 1/2和 t 1/4,若反应对该反应物分别是一级、二级和三级,则t 1/2: t 1/4的比值分别是多少?
3.请总结零级反应、一级反应和二级反应各有哪些特征?平行反应、对峙反应和连续反应又有哪些特征?
4.从反应机理推导速率方程时通常有哪几种近似方法?各有什么适用条件?
5.某一反应进行完全所需时间时有限的,且等于
k
c 0(C 0为反应物起始浓度),则该反应是几级反应?
6. 质量作用定律对于总反应式为什么不一定正确?
7. 根据质量作用定律写出下列基元反应速率表达式:
(1)A+B→2P
(2)2A+B→2P
(3)A+2B→P+2s
(4)2Cl 2+M→Cl 2+M 8.典型复杂反应的动力学特征如何?
9.什么是链反应?有哪几种?
10.如何解释支链反应引起爆炸的高界限和低界限?
11.催化剂加速化学反应的原因是什么?
二、证明题
1、某环氧烷受热分解,反应机理如下:
稳定产物−→−⋅+⋅+⋅−→−⋅++⋅−→−⋅⋅
+⋅−→−432134
33k k k k CH R CH R CH RH CO
CH R H R RH
证明反应速率方程为()()RH kc dt
CH dc =4 2、证明对理想气体系统的n 级简单反应,其速率常数()n c p RT k k -=1。
三、计算题
1、反应2222SO Cl SO +Cl →为一级气相反应,320℃时512.210s k --=⨯。
问在
320℃加热90min ,22SO Cl 的分解百分数为若干?[答案:11.20%]
2、某二级反应A+B C →初速度为133105---⋅⋅⨯s dm mol ,两反应物的初浓度皆为32.0-⋅dm mol ,求k 。
[答案:11325.1---⋅⋅=s mol dm k ]
3、781K 时22H +I 2HI →,反应的速率常数3-1-1HI 80.2dm mol s k =⋅⋅,求2H k 。
[答
案:113min 1.41---⋅⋅=mol dm k ]
4、双光气分解反应32ClCOOCCl (g)2COCl (g)→可以进行完全,将反应物置于
密闭恒容容器中,保持280℃,于不同时间测得总压p 如下:
[答案: 1.1581a =≈;-14-12.112h 5.8710s k -==⨯]
5、有正逆反应均为一级反应的对峙反应:
D-R 1R 2R 32L-R 1R 2R 3CBr
已知半衰期均为10min ,今从D-R 1R 2R 3CBr 的物质的量为1.0mol 开始,试计算10min 之后,可得L-R 1R 2R 3CBr 若干?[答案:0.375mol]
6、在某温度时,一级反应A →B ,反应速率为0.10mol ·dm -3·s -1时A 的转化率为
75%,已知A 的初始浓度为0.50mol ·dm -3,求(1)起始反应初速率;(2)速率常数。
[答案:r 0=0.40s -1 ; k = 0.80 dm 3·mol -1·s -1 ]
7、在某温度时,对于反应A+B→P,当反应物初始浓度为0.446和
0.166mol·dm-3时,测
得反应的半衰期分别为4.80和12.90min,求反应级数。
[答案:2]
8、某二级反应,已知两种反应物初始浓度均为0.1mol·dm-3,反应15min后变为0.05mol·dm-3,计算速率常数。
[答案:k=0.067dm3·mol-1·min-1]
9、知在某温度时基元反应A+B→C的初始速率为0.2mol·dm-3·s-1,反应物初始浓度均为0.10mol·dm-3,求(1)速率常数;(2) 反应速率为2.00×10-3mol·dm-3·s-1时,A和B的浓度(假定A和B的浓度相等)。
[答案:k= 20 dm3·mol-1·s-1;
c A= c B=0.01mol·dm-3]
10、反应A→P,其半衰期为30秒,求 A反应掉20%所需的时间。
[答案:
t=9.66s]
11、某一级反应,当反应物反应掉78%所需时间为10min,求反应的半衰期。
[答案:t1/2=1.52min]
12、乙醛蒸气在一恒容容器中发生热分解反应:CH3CHO→CH4+CO,此为二级
反应,在518℃,当乙醛初压为53.33kPa,100s后系统总压变为
66.66kPa,计算速率常数。
[答案:k=6.25×10-5kPa-1·s-1]
13、对于气相反应2A→B,由动力学实验测出了不同反应时间t所对应的反应物的压力p值,而后,以1/p对t作图得到一条直线,截距为1.48×10-3Pa-1,斜率为1.97×10-8Pa-1·s-1,求反应的初始速率。
[答案:r0 =0.009Pa·s-1 ]
14、在某温度时,NH3在钨丝上分解反应的半衰期与NH3的初压p0成正比,当
p0为3.53×104Pa时,NH3完全分解所需时间为913s,求速率常数。
[答案:k=38.66Pa·s-1]
15、在700℃时,对NO+H2的反应测定了如下数据:
初始压力(Pa) 初始速率(Pa·min-1)
NO H2
(1) 50662.5 20265 486.36
(2) 50662.5 10132.5 243.18
(3) 25331.25 20265 121.59
设反应速率方程为r=kp(NO)αp(H2)β,试求:(1)α;(2)β;(3)反应级数。
[答案:α=2;β=1 ;n=3 ]
16、某化合物在溶液中分解,57.4℃时测得半衰期t1/2随初始浓度c0的变化如下:
(1) (2) (3)
c0/mol·dm-3 0.50 1.10 2.48
t1/2/s 4280 885 174
试求反应级数。
[答案:n=3.0 ]
17、某一级反应,当转化率达到80%时所需时间为1020S,计算(1)k1;(2)t1/2;
(3) 反应至200s时反应物的剩余百分数。
[答案:k=1.58×10-3s-1;t1/2= 438.6s ;c/c0=72.9% ]。