第二章化学动力学
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第二章 反应动力学基础一、填空题1. 生成主产物的反应称为 主反应 ,其它的均为 副反应 。
2. 化学反应的总级数为n ,如用浓度表示的速率常数为C K ,用逸度表示的速率常数f K ,则C K =n f K 。
3. 化学反应的总级数为n ,如用浓度表示的速率常数为C K ,用气体摩尔分率表示的速率常数y K ,则C K = np RT ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ y K 。
4. 化学反应速率式为βαB A C A C C K r =-,用浓度表示的速率常数为C K ,假定符合理想气体状态方程,如用压力表示的速率常数P K ,则C K =____)()(βα+RT ___P K 。
5. 反应A + B → C ,已知115.0-=s k ,则反应级数n= 1 。
6. 反应3A → P ,已知s l mol k ⋅=/15.0,则反应级数n=___0____。
7. 活化能的大小直接反映了 反应速率 对温度的敏感程度。
8. 对于一非恒容均相化学反应B A B A αα⇔,反应组分A 的化学反应速率=-A r Vdt dn r A A -=- 。
(V d t dn r A A -=-、 Vdt dn r B A -=-、dt dC r A A -=-、dt dC r BA -=-) 9. 气相反应A +B → 3P + S 进料时无惰性气体,A 与B 以1∶1摩尔比进料,则膨胀因子A δ=____2___。
10. 气相反应3A + B → P + S 进料时无惰性气体,A 与B 以2∶1摩尔比进料,则膨胀因子A δ=___-2/3____11. 在一间歇恒容反应器中进行如下平行反应12k k A P A S−−→−−→,P 为目的产物,已知0A c 的单位为[]/mol L ,1k 的单位为1s -⎡⎤⎣⎦,2k 的单位为[]/L mol s ⋅,活化能12E E >。
则R A =)(221A A C k C k +- 。
化学反应动力学模型的建立与拟合第一章前言化学反应动力学研究是化学领域中的一个重要方向,它关注的是化学反应的速率和机理。
模型的建立和拟合是化学反应动力学研究中的核心问题。
本文旨在介绍化学反应动力学模型的建立和拟合方法,帮助读者深入了解这一领域的研究。
第二章化学反应动力学模型的建立化学反应动力学模型是一种描述化学反应速率和机制的数学模型。
化学反应动力学模型的建立首先需要确定反应速率的表达式。
反应速率是衡量反应速度的重要指标,其计算表达式通常是基于反应物浓度和反应物之间的相互作用关系的。
在确定反应速率的表达式之后,又需要推导反应机理,即确定反应中各步骤的反应物、产物以及转化的能量变化。
推导反应机理的方法包括实验方法和计算化学方法。
2.1 反应速率表达式的确定反应速率决定着化学反应的速度,因此,确定反应速率表达式是化学反应动力学模型建立的第一步。
反应速率表达式通常以反应物浓度为自变量,以反应速率为因变量表示,包括一阶反应、二阶反应、三阶反应等。
表达式的形式可能是线性的、非线性的或者分段的。
确定反应速率表达式需要实验数据的支撑,实验数据有助于选择最符合实际情况的数学模型。
2.2 反应机理的推导反应机理包括反应物的相互作用关系以及各步骤的能量变化,是建立化学反应动力学模型的另一个关键步骤。
反应机理的推导可采用实验方法和计算化学方法。
实验方法主要包括化学动力学实验和反应机理分析实验。
计算化学方法则是通过分子力学模拟、量子力学计算等手段进行分析。
第三章化学反应动力学模型的拟合化学反应动力学模型的拟合是指将模型与实验数据进行比对和调整以达到最优拟合效果的过程。
模型的拟合需要结合实验数据和模型参数,常用的拟合方法有最小二乘法、非线性最小二乘法、贝叶斯法等。
3.1 最小二乘法最小二乘法是一种基于残差平方和来比较不同模型拟合效果的方法。
当残差平方和越小时,模型的拟合效果越好。
具体地,最小二乘法通过定义残差平方和的数学形式,通过对其优化求解出最优参数的值。
第二章化学动力学三复习题和习题解答3.1 宏观反应动力学3.1.1判断正误1. 质量作用定律只适用于基元反应。
()2. 对于平行反应,其产物浓度之比等于速率常数之比。
()3. 一般来说,活化能较大的反应对温度更敏感。
()4. 确定动力学速率方程的关键是确定反应级数。
()5. 确定反应级数的常用方法有积分法和微分法。
()6. 利用尝试法确定反应级数只适用于简单级数的反应。
()7.阿伦尼乌斯方程仅适用于基元反应。
()8. 化学反应的摩尔恒容反应热与正向反应和逆向反应的活化能有一定关系。
()9. 基元反应的分子数是个微观的概念。
()10.化学反应的反应级数与反应分子数是一回事。
()11. 化学反应的反应级数只能是正整数。
()12. 在工业上,放热的对行反应存在一个最佳反应温度。
()13. 对于酶催化反应,通常作用条件较温和。
()14. 不同级数反应的速率常数,其量纲是不一样。
()15. 不能只利用速率常数的量纲来判断反应级数。
()16. 不同级数反应的半衰期与浓度的关系是不一样的。
()17. 若某反应的半衰期与浓度无关,则该反应为零级反应。
()18. 在一级、二级和三级反应速率方程中,浓度与时间的直线关系是不同的。
()19. 化学反应动力学主要研究反应的速率与机理问题。
()20. 通常用瞬时速率表示反应速率。
()答案除7,10,11,15,17错外,其余都正确。
3.1. 2 选择题1. 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,可为零2. 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3. 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4. 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25. 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6. 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7. 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8. 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()38(a) 成正比(b) 成反比(c) 平方成反比(d) 无关9. 一个反应的活化能为83.68kJ/mol,在室温27℃时,温度每升高1K,反应速率常数增加的百分数()(a) 4% (b) 90%(c) 11% (d) 50%10. 反应A + B→C + D 的速率方程r = k[A ][B ],则反应(a) 是二分子反应(b) 是二级反应,不一定是二分子反应(c) 不是二分子反应(d) 是对A、B 各为一级的二分子反应11. 有关基元反应的描述在下列诸说法中哪一个是不正确的()(a) 基元反应的反应级数一定是正整数(b) 基元反应是“态-态”反应的统计平均结果(c) 基元反应进行时无中间产物,一步完成(d) 基元反应不一定符合质量作用定律12. 下列有关反应级数的说法中,正确的是()(a) 反应级数只能是大于零的数(b) 具有简单级数的反应都是基元反应(c) 反应级数等于反应分子数(d) 反应级数不一定是正整数,如果反应物A的初始浓度减少一半,A的半衰期增大1倍,则该反13. 对于反应A P应为()(a) 零级反应(b) 一级反应(c) 二级反应(d) 三级反应14. 某反应,无论反应物初始浓度为多少,在相同时间和温度时,反应物消耗的浓度为定值,此反应是()(a)负级数反应(b)一级反应(c) 零级反应(d) 二级反应15. 某反应物反应掉7/8所需的时间恰好是它反应掉1/2所需时间的3倍,则该反应的级数是()3940 (a ) 零级 (b ) 一级反应(c ) 二级反应 (d ) 三级反应16. 某反应无论反应物的起始浓度如何,完成65%反应的时间都相同,则反应的级数为( ) (a ) 零级反应 (b ) 一级反应 (c ) 二级反应 (d ) 三级反应17. 某气相化学反应用浓度表示的速率系数c k 和用压力表示的速率系数p k 相等,该反应的半衰期( )(a ) 与初始浓度无关 (b ) 与初始浓度成正比 (c ) 与初始浓度成反比 (d ) 与反应温度无关 18. 动力学研究中,任意给定的化学反应 A + B → 2D ,是( ) (a ) 表明为二级反应 (b ) 表明是双分子反应 (c ) 表示了反应的计量关系 (d ) 表明为基元反应19. 某个反应,其正反应活化能为逆反应活化能的 2 倍,反应时吸热120 kJ·mol -1,则正反应的活化能为( )(a ) 120 kJ·mol -1 (b ) 240 kJ·mol -1(c ) 360 kJ·mol -1 (d ) 60 kJ·mol -120. 对于平行反应,各反应的活化能不同,以下措施不能改变主、副产物比例的是 (a ) 提高反应温度 (b ) 延长反应时间 (c ) 加入适当的催化剂 (d ) 降低反应温度答案1 b 2 c 3 a 4 d 5 d 6 b 7 a 8 a 9 c 10 b11 d 12 d 13 c 14 c 15 b 16 b 17 a 18 c 19 b 20b3.1.3 填空题1. 质量作用定律只适于________________反应。
化学反应中的动力学分析与模拟第一章:引言化学反应是化学学科的核心之一,它涉及到许多重要的现象和过程。
了解化学反应机理和动力学是化学领域的重要研究方向之一。
通过动力学分析和模拟,可以更好地理解化学反应的动态过程和反应规律,为化学反应的设计和优化提供指导。
本文旨在介绍化学反应动力学分析和模拟的基本概念,探讨重要的化学反应动力学模型,并评估现代计算机模拟方法在化学反应动力学研究中的应用。
第二章:化学动力学基础化学反应动力学研究的基础是化学反应动力学方程。
这些方程描述了反应物质在不同温度、压力、浓度或电场等条件下发生反应的速率。
反应速率的确定需要考虑以下因素:反应物浓度、反应物种类、反应条件(如温度和压力)和催化剂。
在化学领域,最常见的化学反应动力学方程形式为速率常数表达式。
速率常数k是描述反应速率的重要物理量,它与反应物的浓度、反应物种类和温度等因素有关。
在理论研究中,k通常由反应物分子之间碰撞的频率和能量来确定。
第三章:反应动力学模型化学预测模型是化学反应动力学模拟研究的核心。
反应动力学模型可以帮助研究人员更好地理解反应机理和预测反应成果。
下面介绍几种化学反应动力学模型:1. 一阶反应模型一阶反应模型是最常用的动力学模型之一。
在一阶反应中,反应物分子以自身浓度及速率常数k为基础反应。
一阶反应模型对于不同化学反应涉及了种类相似的动态过程,如放射性射线的衰变和许多金属腐蚀。
2. 二阶反应模型二阶反应模型是描述许多化学反应的动力学模型。
在这种模型中,两个反应物分子交换电子,生成新的化合物。
二阶反应模型通常涉及带电离,酸碱反应和许多重要的生化反应。
3. 多级反应模型多级反应模型常用于描述极其复杂的反应动态。
在多级反应中,一种化学物质的生成需要通过多个中间步骤完成。
多级反应模型能够更好地描述反应动态和机理。
第四章:化学反应动力学的模拟计算化学方法已经成为现代化学科学中的重要组成部分。
通过计算机模拟,可以对复杂的化学反应机理和动态等进行定量研究。
第⼆章化学热⼒学和化学动⼒学基础第⼆章化学热⼒学和化学动⼒学基础⼀、选择题1、下列叙述中正确的是()A.反应物的转化率不随起始浓度⽽变;B.⼀种反应物的转化率随另⼀种反应物的起始浓度⽽变;C.平衡常数不随温度变化;D.平衡常数随起始浓度不同⽽变化。
2、化合物A有三种⽔合物,它们的脱⽔反应的Kp分别为A·3H2O(s)= A·2H2O(s)+ H2O(g)Kp1A·2H2O(s)= A·H2O(s)+ H2O(g)Kp2A·H2O(s)= A(s)+ H2O(g)Kp3为使A·2H2O晶体保持稳定(不风化也不潮解),容器中⽔蒸⽓压⼒P H2O应为()。
A. P H2O> Kp1B. P H2O必须恰好等于Kp1C. P H2O必须恰好等于Kp2D.Kp1 > P H2O> Kp23、已知2H2(g)+ S2(g)= 2H2S(g)Kp12Br2(g)+ 2H2S(g)= 4HBr(g)+ S2(g)Kp2H2(g)+ Br2(g)= 2HBr(g)Kp3则Kp3等于()。
A.(Kp1/ Kp2)1/2B.(Kp1·Kp2)1/2C. Kp2/ Kp1D. Kp1·Kp24、催化剂能使化学反应速度加快,是因为它:()A.增⼤了K?值B.增⼤了反应的活化能C.降低了反应的活化能D.增⼤了反应物的浓度5、可逆反应:A(g)+B2(g)AB2(g),当其它条件不变,增加B的分压时,下列各项增⼤的是()A.正反应速率常数B.逆反应速率常数C.正反应速率D.化学平衡常数6、已知298.15K时,ΔbHm?(H-H)=436kJ/mol,ΔbHm?(F-F)=158kJ/mol,ΔbHm?(H-F)=566kJ/mol,则反应H2 + F2 = 2HF的ΔrHm?为()A.538kJ/molB.-538kJ/molC.28kJ/molD.-28kJ/mol>0,达平衡后,若使平衡向右移动7、已知反应C(s)+H可采取的办法是()A.升⾼温度B.增加压⼒C.加⼊催化剂D.恒温恒容下引⼊⽆关⽓体8、⽔在100℃,1P?下变为⽔蒸汽的ΔH、ΔS、ΔG的情况为()A.ΔS<0,ΔH>0,ΔG=0B.ΔS>0,ΔH>0,ΔG=0C.ΔS>0,ΔH>0, ΔG>0D.ΔS>0,ΔH<0,ΔG<09、某温度下,反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)达平衡时,ΔH为负值,要提⾼CO的转化率,可采取的⽅法是()A.加⼤总压⼒B.减⼩总压⼒C.使⽤催化剂D.降低温度10、常温常压下,NH4Cl(s)吸热分解为NH3⽓体和HCl⽓体,其反应的ΔH、ΔS、ΔG应为()A.ΔS<0,ΔH<0,ΔG<0B.ΔS>0,ΔH>0,ΔG<0C.ΔS>0,ΔH>0,ΔG>0D.ΔS>0,ΔH<0,ΔG<011、C(s)+O2(g)=CO2(g), ΔH1=-393.5kJ/mol;C(s)+1/2O2(g)=CO(g), ΔH2=-110.5kJ/mol ;则CO(g) +1/2O2(g) =CO2(g)的反应热ΔH3为( )A.-514.0 kJ/molB.283.0 kJ/molC.-283.0kJ/mol12、某温度下,反应H2(g)+Br2(g)2HBr(g)的平衡常数Kp= 4.0×10-2,则反应HBr(g)1/2H2(g)+1/2Br2(g) 平衡常数Kp=()A.1/(4×10-2)B. 0.5×4×10-2C. 1/(4×10-2)1/2D. (4×10-2)1/213、反应:2H2O(l) 2H2(g)+O2(g), ΔH?=571.8kJ/mol, 则ΔHf?H2O(l)=( )A,285.9kJ/mol B.571.8 kJ/mol C.-571.8 kJ/mol D.-285.9 kJ/mol14、在放热反应中,温度增⾼10℃将会()A.不影响反应B.使平衡常数增加C.降低平衡常数D.不改变反应速度15、有助于反应3O22O3△rHm=69000 cal(1caL = 4.1868J)进⾏的条件是()A.⾼温和⾼压B.⾼温和低压C.低温和⾼压D.多加臭氧16、密闭容器中的反应4NH3(g)+ 5O2(g)4NO(g)+ 6H2O(g),在此平衡体系中加⼊惰性⽓体以增加系统的压⼒,这时()A.NO平衡浓度增加B. NO平衡浓度减少C.加快正反应速度D. 平衡时NH3和NO的量并没有变化17、在绝对温度T时,某⼀反应的吉布斯⾃由能变是△G,焓变是△H,则该反应的熵变△S 是:()A. (△G-△H)/TB. (△H-△G)/TC. T(△G-△H)D. T(△H-△G)18、某基元反应2A(g)+B(g)=C(g),将2moL A(g)和1moL B(g)放在1L容器中混合,问A与B开始反应的速率是A、B都消耗⼀半时速率的⼏倍()A. 0.25B. 4C. 8D. 相等19、当⼀个反应的速率常数k的⾃然对数与绝对温度的倒数作图时,直接影响直线斜率的因素是()。