化学反应动力学第一章习题答案
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第一章绪论习题1.1 解题思路:(1)可直接由式(1.7)求得其反应的选择性(2)设进入反应器的原料量为100 ,并利用进入原料气比例,求出反应器的进料组成(甲醇、空气、水),如下表:组分摩尔分率摩尔数根据式(1.3)和式(1.5)可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数、和。
并根据反应的化学计量式求出水、氧及氮的摩尔数,即可计算出反应器出口气体的组成。
习题答案:(1) 反应选择性(2) 反应器出口气体组成:第二章反应动力学基础习题2.1 解题思路:利用反应时间与组分的浓度变化数据,先作出的关系曲线,用镜面法求得反应时间下的切线,即为水解速率,切线的斜率α。
再由求得水解速率。
习题答案:水解速率习题2.3 解题思路利用式(2.10)及式(2.27)可求得问题的解。
注意题中所给比表面的单位应换算成。
利用下列各式即可求得反应速率常数值。
习题答案:(1)反应体积为基准(2)反应相界面积为基准(3)分压表示物系组成(4)摩尔浓度表示物系组成习题2.9 解题思路:是个平行反应,反应物A的消耗速率为两反应速率之和,即利用式(2.6)积分就可求出反应时间。
习题答案:反应时间习题2.11 解题思路:(1)恒容过程,将反应式简化为:用下式描述其反应速率方程:设为理想气体,首先求出反应物A的初始浓度,然后再计算反应物A的消耗速率亚硝酸乙酯的分解速率即是反应物A的消耗速率,利用化学计量式即可求得乙醇的生成速率。
(2)恒压过程,由于反应前后摩尔数有变化,是个变容过程,由式(2.49)可求得总摩尔数的变化。
这里反应物是纯A,故有:由式(2.52)可求得反应物A的瞬时浓度,进一步可求得反应物的消耗速率由化学计量关系求出乙醇的生成速率。
习题答案:(1)亚硝酸乙酯的分解速率乙醇的生成速率(2)乙醇的生成速率第三章釜式反应器习题3.1 解题思路:(1)首先要确定1级反应的速率方程式,然后利用式(3.8)即可求得反应时间。
(2)理解间歇反应器的反应时间取决于反应状态,即反应物初始浓度、反应温度和转化率,与反应器的体积大小无关习题答案:(1)反应时间t=169.6min.(2)因间歇反应器的反应时间与反应器的体积无关,故反应时间仍为169.6min.习题3.5 解题思路:(1)因为B过量,与速率常数k 合并成,故速率式变为对于恒容过程,反应物A和产物C的速率式可用式(2.6)的形式表示。
2010级第一章习题参考答案1-1 在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应:进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:1.3(摩尔比),反应后甲醇的转化率达72%,甲醛的收率为69.2%。
试计算:(1)反应的选择性;(2)反应器出口气体的组成解一:(1)由(1-17)式得反应的选择性为:0.629YS0.961196.11%X0.720====(2)进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:1.3(摩尔比),当进入反应器的总原料量为设甲醇的转化率为A P醛和二氧化碳的摩尔数nA 、nP和nc分别为:n A=n A0(1-X A)=7.672 mol n P=n A0Y P=18.96 moln C=n A0(X A-Y P)=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式,水(nW )、氧气(nO)和氮气(nN)的摩尔数分别为:n W=n W0+n P+2n C=38.30 moln O=n O0-1/2n P-3/2n C=0.8788 mol n N=n N0=43.28 mol解二:(1)根据定义:目的产物收率L AY=A消耗于主产物上的关键组分的量进入反应系统的的初始量目的产物选择率L AS=A消耗于主产物上的关键组分的量转化了的关键组分的量反应物的转化率AAAx转化了的关键组分的量=进入反应系统的的初始量转化率、收率和选择率的关系Y=SAx已知:x CH3OH = 72% Y HCHO = 69.2%则%11.96%72%2.693===OHCHHCHOxYS(2)为方便计算,设进入反应器的甲醇的物质的量为2mol ,则即反应后混合气体中:N CH3OH = 2*(1-72%) =0.56molN HCHO = 2*69.2%=1.384molN H2O =1.3+2*69.2%+2*(72%-69.2%)*4/2=2.796molN CO2 = 2*(72%-69.2%)=0.056molN 空气 = 4-2*69.2%*1/2-2*(72%-69.2%)*3/2=3.224mol(其中N O2 = 4*21%-2*69.2%*1/2-2*(72%-69.2%)*3/2=0.064molN N2 = 4*79%=3.16mol )总物质的量为:N T = 0.56+3.224+1.384+2.796+0.056=8.02mol各组分组成为:y CH3OH =0.56/8.02*100%=6.98%y 空气 = 3.224/8.02*100%=40.20%(其中y O2=0.80%,y N2=39.4%)y HCHO =1.384/8.02*100%=17.26%y H2O =2.796/8.02*100%=34.86%y CO2 = 0.056/8.02*100%=0.70%1-5 某气-固一级不可逆催化反应,按单位质量催化剂表示的本征动力学方程为A w A f k dW dN =-,式中f A 为反应组分A 的逸度。
化学反应动力学第一章习题要求:对每一题的解答都必须写出详细的推导过程。
1、写出零级反应(反应速率为常数)的速率方程;并从速率方程推导其动力学方程。
解:对于零级反应: P A → 反应速率方程:k A k r =⋅= ][根据反应速率的定义: dtA d r ][-= , 令初始条件:0=t 时, [A] [A]= 对速率方程积分:⎰⎰-=t A A kdt A d 0][][][得零级反应的动力学方程:kt A A =-][][ 2、已知反应A + B → P 为一级反应,其速率方程为:][][A k dtA d =-推导:(1) 该反应关于反应物A 的动力学方程; (2) 反应的半寿期; (3) 平均寿命。
解:(1) 令初始条件:0=t 时, [A] [A]=对一级反应速率方程:][][A k dtA d =-积分 ⎰⎰=-t A A k d tA A d 0][][][][ 得反应物A 的动力学方程:kt A A -=][][ln(2) 当 [A] 21[A]=时,21][][21ln kt A A -=则,反应的半寿期为:kk t 6932.02ln 21==(3) 根据平均寿命的定义:当∞→t 时,0][→A ,][][0][A A d t A ⎰⋅-=τ由动力学方程:kt A A -=][][ln,得: )exp(][][kt A A -= ,dt kt A k A d )exp(][][--= 代入平均寿命方程,得:⎰∞=-⋅⋅=01)exp(kdt kt t k τ 3、已知反应A + B → P 为基元反应,求:(1) 该反应的速率方程; (2) 反应级数;(3) 从速率方程分别推导反应物A 和B 的浓度与时间的关系式。
解:(1) 因为是基元反应,其速率方程为: ]][[][][][B A k dtP d dt B d dt A d r ==-=-= (2) 反应级数:211=+=n(3) 设 0=t 时, ][][A A =, ][][B B = t t = 时,x A A -= ][][,x B B -= ][][ 则其速率方程可写为: )])([]([x B x A k dtdx--= 积分:⎰⎰=--][][0)])([]([A A t kdt x B x A dx得: )]([][)]([][ln)][]([1x B A x A B B A t k ---=⋅ 把 ][][],[][B B x A A x -=-= 分别代入上式,得: 反应物A 的浓度和时间的关系式为: ])[][]([][][][ln][][1A AB A A B B A kt +--=反应物B 的浓度和时间的关系式为: ][][])[][]([][ln][][1B A B B A B B A kt +--=4、实验测得某复杂反应a A + b B → P 的速率方程为:]][[B A k r =,求该反应的动力学方程及反应物B 的半寿期。
动力学1A 一、选择题 1. 连串反应 Ak 1Bk 2C 其中 k 1= 0.1 min -1, k 2= 0.2 min -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: ( )(A) 0.3 min (B) 5.0 min (C) 6.93 min (D) ∞ 2. 平行反应 Ak 1B (1); Ak 2D (2),其反应 (1) 和(2) 的指前因子相同而活化能不同,E 1为 120 kJ ·mol -1,E 2为 80 kJ ·mol -1,则当在 1000K 进行时,两个反应速率常数的比是: ( )(A) k 1/k 2= 8.138×10-3 (B) k 1/k 2= 1.228×102(C) k 1/k 2= 1.55×10-5 (D) k 1/k 2= 6.47×104 3. 如果臭氧 (O 3) 分解反应 2O 3→ 3O 2的反应机理是: O 3→ O + O 2 (1) O + O 3→ 2O 2 (2) 请你指出这个反应对 O 3而言可能是: ( )(A) 0 级反应 (B) 1 级反应 (C) 2 级反应 (D) 1.5 级反应4. 化学反应速率常数的 Arrhenius 关系式能成立的范围是: ( ) (A) 对任何反应在任何温度范围内 (B) 对某些反应在任何温度范围内 (C) 对任何反应在一定温度范围内 (D) 对某些反应在一定温度范围内5. 如果反应 2A + B = 2D 的速率可表示为:r = -12d c A /d t = - d c B /d t = 12d c D /d t则其反应分子数为: ( )(A) 单分子 (B) 双分子 (C) 三分子 (D) 不能确定3 (A) kp H 23 p N 2 (B) kp H 22p N 2(C) kpH2pN2(D) kpH2pN227. 在反应 A k1Bk2C,Ak3D 中,活化能E1> E2> E3,C 是所需要的产物,从动力学角度考虑,为了提高 C 的产量,选择反应温度时,应选择: ( )(A) 较高反应温度 (B) 较低反应温度(C) 适中反应温度 (D) 任意反应温度8. [X]0 [Y][Z] 增加 0.0050 mol·dm-3所需的时间/ s0.10 mol·dm-3 0.10 mol·dm-3 720.20 mol·dm-3 0.10 mol·dm-3 180.20 mol·dm-3 0.05 mol·dm-3 36对于反应 X + 2Y → 3Z,[Z] 增加的初始速率为: ( )(A) 对 X 和 Y 均为一级 (B) 对 X 一级,对 Y 零级(C) 对 X 二级,对 Y 为一级 (D) 对 X 四级,对 Y 为二级9. 一级反应,反应物反应掉 1/n所需要的时间是: ( )(A) -0.6932/k (B) (2.303/k) lg[n/(n-1)](C) (2.303/k) lg n (D) (2.303/k) lg(1/n)10. 关于反应速率理论中概率因子P的有关描述,不正确的是: ( )(A) P与∆≠S m有关(B) P体现空间位置对反应速率的影响(C) P与反应物分子间相对碰撞能有关(D) P值大多数<1,但也有>1的二、填空题12. 60Co广泛用于癌症治疗, 其半衰期为5.26 a (年), 则其蜕变速率常数为:_________________, 某医院购得该同位素20 mg, 10 a后剩余 ______________mg。
第一部分:1.对元反应A+2B→C,若将其反应速率方程写为下列形式, 则k A 、k B 、k C 间的关系应为:( )A k A = kB = kC B k A =2 k B = k C C k A =1/2 k B = k C [解]C ,反应速率之比r A :r B :r C =1:2:1,k A :k B :k C=1:2:12.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 [解]C ,一级反应积分速率方程C A ,0-C A =kt ,反应物浓度的消耗C A ,0-C A 就是与k 和t 有关,k 和温度有关,当温度和时间相同时,反应物浓度的消耗是定值。
3.关于反应级数的各种说法中正确的是 A 只有基元反应的级数是正整数 B 反应级数不会小于零C 反应总级数一定大于对任一反应物级数D 反应级数都可通过实验来确定 [解]D ,4.某反应,A→Y,其速率系数k A =6.93min -1,则该反应物A 的浓度从1.0mol ×dm -3变到0.5 mol ×dm -3所需时间是( )A 0.2minB 0.1minC 1min[解]B ,从速率系数的单位判断是一级反应,代入积分速率方程,0lnA AC kt C =,1ln6.930.5t =,t=0.1min 。
5.某反应,A→Y,如果反应物A 的浓度减少一半,它的半衰期也缩短一半,则该反应的级数为( )A 零级B 一级C 二级[解]A ,半衰期与浓度成正比,所以是零级反应。
6.某化学反应的速率常数为2.0mol ·l -1·s -1,该化学反应的级数为 A.1 B.2 C.0 D.-1 [解]C ,从速率常数的单位判断是零级反应。
7.放射性Pb 201的半衰期为8小时,1克放射性Pb 201经24小时衰变后还剩 A.1/3g B.1/4g C.1/8g D.0gBA B B d d c c k t c =-B A C C d d c c k t c =B A A A d d c c k t c =-[解]C ,放射性元素的衰变是一级反应,通过半衰期公式12ln 2t k =,ln 28k =,再代入一级反应积分速率方程,,0lnA AC ktC =,起始浓度为1g ,1ln 2n*248A C =,18A C g =。
化学动力学基础(一、二)习题一、选择题:1、某反应的速率常数k=0.0462分-1,又知初始浓度为0.1mol.dm-3,则该反应的半衰期为:(A) 1/(6.93×10-2×0.12) (B) 15分(C) 30分(D) 1/(4.62×102×0.1)分答案:(B)2、某一级反应, 当反应物的浓度降为起始浓度的1%时,需要t1秒, 若将反应物的浓度提高一倍, 加快反应速率, 当反应物浓度降低为起始浓度的1%时, 需时为t2, 则:(A ) t1﹥t2(B) t1=t2(C) t1﹤t2(D) 不能确定二者关系答案:(B)3、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:(A) 零级(B) 一级反应(C) 三级反应(D) 二级反应答案:(B )4、反应A→B(Ⅰ);A→D(Ⅱ), 已知反应Ⅰ的活化能E1大于反应Ⅱ的活化能E2, 以下措施中哪一种不能改变获得B和D的比例:(A)提高反应温度(B) 降低反应温度(C) 延长反应时间(D) 加入适当的催化剂答案:C5、由基元步骤构成的复杂反应:2A→2B+C A+C→2D,以C物质的浓度变化表示反应速率的速率方程(已知:-dC A/dt=K A1C A2-K A2C B2C c+K A3C A C C ) 则(A)dC c/dt=K A1C A2-K A2C B2C c+K A3C A C C(B)dC c/dt=1/2K A1C A2-1/2K A2C B2C c+1/2K A3C A C C(C)dC c/dt=2K A1C A2-2K A2C B2C c+2K A3C A C C(D)dC D/dt=-K A3C A C C答案:(B)6、反应Ⅰ, 反应物初始浓度C0’, 半衰期t1/2’, 速率常数K1,反应Ⅱ, 反应物初始浓度C0”, 半衰期t1/2”, 速率常数K2,K2/ K1=(3 t1/2’ C0’/2 t1/2” C0”2)则(A) Ⅰ为零级, Ⅱ为二级(B) Ⅰ为一级,Ⅱ为三级(C) Ⅰ为二级, Ⅱ为零级(D) Ⅰ为二级, Ⅱ为三级答案:(D)7、某反应, 以㏒(-dC/dt) 对㏒C作图得直线, 如果该反应为二级, 则直线的(A)截距=2 (B) 截距=0.3010(C) 斜率=2 (D) 截距/斜率=2答案:(C)8、微观可逆性原则不适用的反应是(A)H2+I2=2HI (B)Cl+Cl=Cl2(C)C12H22O11(蔗糖)+H2O=C6H12O6(葡萄糖)+ C6H12O6(果糖)(D)CH3COOC2H5+OH-=CH3COO-+C2H5OH答案:(A)9、理想气体双分子反应A+B→产物, 反应温度600K, 阈能95KJ.mol-1, 活化能97.5 KJ.mol-1, 其有效碰撞分数是(A)3.25×10-9 (B)5.36×10-9(C)0.606 (D)9.03×10-20答案:(B)10、一基元反应, 正反应的活化能是逆反应活化能的2倍, 反应时吸热120 KJ.mol-1, 正反应的活化能是(A) 120 KJ.mol-1 (B) 240 KJ.mol-1(C) 360 KJ.mol-1(D) 60 KJ.mol-1答案:(B)11、对自由基参加的反应A·+ BD→产物, 已知摩尔等压反应热为-90KJ.mol-1, B—D键能为210 KJ.mol-1, 则逆反应的活化能为:(A)105 KJ.mol-1 (B)153 KJ.mol-1(C)300 KJ.mol-1 (D)101.5 KJ.mol-1答案:(D)12、若两个相同类型的气相双分子反应的△H⊙值相等, 又在400k时,它们的活化熵之差△S1⊙-△S2⊙=10 J.mol-1,则两反应的速率常数之比为:(A) K1/K2=0.300 (B) K1/K2=0.997 (C) K1/K2=1.00 (D) K1/K2=3.33答案:(D)13、对反应A+B→C, 由下列数据C A0/mol.dm-3C B0/mol.dm-3 r0/ mol.dm-31.0 1.0 0.152.0 1.0 0.301.02.0 0.15则该反应的速率方程为:(A) r=K C B (B) r=K C A C B(C) r=K C A (D) r=K C A C B2答案:(C)14、理想气体反应A+B→(AB)→产物, E a与活化焓△H⊙的关系为:(A) E a=△H⊙+RT (B) E a=△H⊙+2RT(C) E a=△H⊙-RT (D) E a=△H⊙-2RT答案:(B)15、在对峙反应A+B→C+D中加入催化剂时, 那么(A) K1增大K-1增大K1/ K-1增大(B) K1增大K-1减小K1/ K-1增大(C) K1增大K-1增大K1/ K-1不变(D) K1增大K-1增大K1/ K-1减小答案:(C)16、已知25℃时, △f G m⊙(HCl,g)=-92.30 KJ.mol-1, 化学反应H2(g)+C l2(g)→2HCl(g)(25℃)在催化剂作用下, 可大大加快反应速率, 则反应的△r G m⊙(25℃)为:(A) -92.30 KJ.mol -1 (B) -184.6 KJ.mol -1(C) -228.4KJ.mol -1 (D) 不能确定答案:(B)17、作为载体, 以下那种说法是错误的(A) 提高催化剂的强度 (B) 可与催化剂生成稳定的化合物(C) 改善催化剂的热稳定性 (D) 改善催化剂的导热性答案:(B)18、 液相反应的简单机理如下:A+B →[AB]→生成物其中[AB]称为:(A) 中间产物 (B) 活化络合物 (C) 缔合体 (D) 遭遇对答案:(D)19、设某反应机理为:11(k k A B C -+快速平衡) 2k B+D E+F →(慢) 则其速率常数为:(A)K= K 2 (B) K= K 1 K 2/ K -1 (C) K= K 1 / K -1 (D) K= K 1 ﹒ K -1答案:(B)20、对光化反应,下列说法不正确的是:(A) 光化反应的各个基元步骤的速率都与光强度有关(B) 光化反应初级过程的量子效率必等于1(C) 光化反应的活化能来源于光能(D) 光化反应初级过程,1个光子活化1个原子或分子答案:(A )21、对于均相基元反应A=2B ,下列方程中不正确的是(A) -dC A /dt=KC A (B) dC B /dt=KC A (C) d §/Vdt=K A C A (D) 1/2(d §/Vdt=KC A 答案(B )22、关于催化剂的作用,下列说法中不正确的是(A) 催化剂能改变反应途径 (B) 催化剂能改变反应的速率(C) 催化剂能改变体系的始末态 (D) 催化剂能改变反应的活化能答案(C)23、若反应速率常数的量纲是:[浓度]·[时间]-1,则该反应是:(A)三级反应 (B)二级反应 (C) 一级反应 (D) 零级反应答案(D)24、对一级反应,反应物浓度C 与时间t 的关系是:(A) 以1/C 对t 作图为直线 (B) 以C 对t 作图为直线(C) 以㏑C 对t 作图为直线 (D) 以C 对1/t 作图为直线答案(C)25、对基元反应的以下说法中,不正确的是:(A) 只有基元反应才有反应分子数可言(B) 基元反应的活化能才有明确的物理意义(C) 基元反应是质量作用定律建立的基础(D) 从微观上考虑,基元反应一定是双分子反应答案(D)26、关于基元反应的过渡状态有下列说法(1) 过渡状态是反应途径上活化能的最高点(2) 过渡状态是势能面上能量最高的状态(3) 过渡状态是一个反应途径中反应物分子组能量最高的状态(4) 过渡状态就是活化络合物所处的状态其中正确的是:(A)(1) (2) (B)(3) (4) (C) (1) (3) (D)(2) (4)答案(C)27、验证某一反应机理是否正确,首先必需(A) 根据拟定机理导出的速率浓度关系与实验结果是否一致(B) 用仪器确认是否有自由基存在(C) 根据拟定的各基元反应活化能估算得到的总活化能与实验值相符(D) 确定中间产物的浓度答案(A)28、按碰撞理论,双分子反应的频率因子与(A) T成正比 (B) T 无关(C) T1/2成正比 (D) T3/2成正比答案(C)29、H2和O2反应可产生爆炸,其原因是:(A)H2和O2之比正好为2:1 (B) 直链反应速率快(C)反应热不能及时传递散走 (D) 支链反应速率快答案(D)30、若双分子反应A+B→C+D的速率方程为V=K[A]a[B]b,则一定有(A) a+b=2 (B) a+b﹤2 (C) a+b﹥2 (D) a+b﹤2或 a+b=2答案(D)二、问答题1、复杂反应的表观活化能一定等于组成复杂反应的各基元反应活化能代数和,这种说法对吗?为什么?2、微观可逆性原理只适用于基元反应,这种说法对吗?为什么?3、过渡状态理论的基本假设是什么?4、 H2和O2可产生爆炸,其原因是什么?5、碰撞数与温度、分子相对平动速度、与分子大小,与分子浓度的乘积成正比,这种说法对吗?为什么?6、从拟定的反应机理来确定速率与浓度的关系,可采用什么方法?7、对于双分子反应A+B→产物,阈能和Arrhenius活化能的关系为E c=E a+nRT,则n的值为多少?8、影响化学反应速率常数的因素有那些?9、哈柏法制氨过程的催化剂是什么?10、请写出一级反应,二级反应,三级反应的速率常数的量纲。
研究生课程考试成绩单(试卷封面)任课教师签名:日期:注:1. 以论文或大作业为考核方式的课程必须填此表,综合考试可不填。
“简要评语”栏缺填无效。
2. 任课教师填写后与试卷一起送院系研究生秘书处。
3. 学位课总评成绩以百分制计分。
第一部分1.简答题(1)简述化学反应动力学与化学反应热力学、化学反应工程的关系。
答:化学反应动力学与化学反应热力学是综合研究化学反应规律的两个不可缺少的重要组成部分。
由于二者各自的研究任务不同,研究的侧重而不同,因而化学反应动力学与化学反应热力学既有显著的区别又互有联系。
化学反应热力学特别是平衡态热力学是从静态的角度出发研究过程的始态和终态,利用状态函数探讨化学反应从始态到终态的可能性,即变化过程的方向和限度,而不涉及变化过程所经历的途径和中间步骤。
所以,化学反应热力学不考虑时间因素,不能回答反应的速率历程。
因此,即使一个反应在热力学上是有利的,但如果在动力学上是不利的,则此反应事实上是不能实现的。
因此,要开发一个新的化学过程,不仅要从热力学确认它的可能性,还要从动力学方面研究其反应速率和反应机理,二者缺一不可。
从研究程序来说,化学反应热力学研究是第一位的,热力学确认是不可能的反应,也就没有必要再进行动力学的研究。
显然只有对热力学判定是可能的过程,才有进行动力学研究的必要条件。
(2)简述速控步、似稳态浓度法、似平衡浓度法的适用条件及其应用。
答:速控步:连续反应的总反应的速率决定于反应速率常数最小的反应步骤——最难进行的反应,称此为决定速率的步骤。
此结论也适应于一系列连续进行的反应;而且要满足一个条件即反应必须进行了足够长的时间之后。
似稳态浓度法:是对于不稳定中间产物的浓度的一种近似处理方法,视之近似看作不随时间变化,不仅常用于连续反应,对于其他类似的反应只要中间物不稳定,也可适用。
似平衡浓度法:在一个包括有可逆反应的连续反应中,如果存在速控步,则可以认为其他各反应步骤的正向、逆向间的平衡关系可以继续保持而不受速控步影响,且总反应速率及表观速率常数仅取决于速控步及它以前的反应步骤,与速控步以后的各步反应无关。
物理化学试卷答案一、选择题( 共62题108分)1. 1 分(5202)5202[答] (C)2. 2 分(5203)5203[答] (C)3. 2 分(5204)5204[答] (D)4. 1 分(5222)5222[答] (D)5. 2 分(5223)5223[答] (A) k C= k p(RT)6. 2 分(5224)5224[答] (D)7. 1 分(5251)5251[答] (A)8. 1 分(5252)5252[答] (C)9. 1 分(5253)5253[答] (C)*. 2 分(5254)525411. 2 分(5255) 5255[答] (D)12. 2 分(5256) 5256[答] (D)13. 2 分(5257) 5257[答] (C)14. 2 分(5258) 5258[答] (B)15. 2 分(5259) 5259[答] (C)16. 2 分(5260) 5260[答] (D)17. 1 分(5261) 5261[答] (B)18. 1 分(5262) 5262[答] (D)19. 2 分(5263) 5263[答] (B)根据1120()1(1)nncctn k c---=-20. 2 分(5264) 526421. 1 分(5265) 5265[答] (B)22. 2 分(5266) 5266[答] (A)23. 2 分(5267) 5267[答] (C)24. 2 分(5268) 5268[答] (A)25. 2 分(5271) 5271[答] (C)26. 2 分(5273) 5273[答] (B)27. 2 分(5275) 5275[答] (A)28. 2 分(5276) 5276[答] (A)29. 2 分(5277) 5277[答] (C)30. 2 分(5278) 5278[答] (B)31. 1 分(5279) 527932. 2 分(5281)5281[答] (B)33. 2 分(5285)5285[答] (C)34. 2 分(5286)5286[答] (C)设r = k[X]0 n[Y]0 mr2/r1= k (0.2 mol·dm-3/0.1 mol·dm-3) (0.1 mol·dm-3/0.1 mol·dm-3) = 72/18 = 42 n = 4 n = 2同理:2 m = 2 m = 135. 2 分(5288)5288[答] (B)36. 1 分(5289)5289[答] (D)37. 2 分(5290)5290[答] (B)38. 2 分(5291)5291[答] (A)39. 1 分(5294)5294[答] (C)40. 2 分(5296)5296[答] (D)41. 2 分(5297)[答] (B)42. 2 分(5301) 5301[答] (C)43. 2 分(5302) 5302[答] (D)44. 1 分(5303) 5303[答] (C)45. 1 分(5304) 5304[答] (C)46. 1 分(5305) 5305[答] (B)47. 1 分(5306) 5306[答] (C)48. 2 分(5308) 5308[答] (B)49. 1 分(5309) 5309[答] (A)50. 2 分(5426) 5426[答] (D)51. 2 分(5428) 5428[答] (C)52. 2 分(5552)[答] (D)53. 2 分(5553)5553[答] (C)54. 2 分(5554)5554[答] (C) ∵平行反应E总= (k1E1+ k2E2)/(k1+ k2)55. 2 分(5555)5555[答] (A)56. 2 分(5558)5558[答] (D)57. 2 分(5559)5559[答] (C)58. 2 分(5560)5560[答] (C) k1/k2= exp[-(E1-E2)/RT] 将数据代入即得59. 2 分(5561)5561[答] (A)60. 2 分(5562)5562[答] (B)61. 2 分(5651)5651[答] (A)62. 2 分(5652)5652[答] (D)二、填空题( 共36题70分)5207[答] - k (2p t - p 0)264. 2 分 (5208)5208[答] (1) mol 1- m ·dm 3( m -1)·s -1 (2)B A A A 1d 1d 'd d mmc c k c k c n tm tm=-==65. 2 分 (5209) 5209[答] 0.75×10-4, 1.50×10-4, 3.00×10-4 (1分) (0.5分) (0.5分)66. 2 分 (5210)5210[答] 0.75×10-2, 2.25×10-2, 1.50×10-2. (0.5分) (0.5分) (1分)67. 2 分 (5211)5211[答] r B =6.36 mol ·dm -3·h -1, r C =12.72 mol ·dm -3·h -168. 2 分 (5212) 5212 [答] r A =13r B =12r C69. 2 分 (5227) 5227[答] k a =12k70. 2 分 (5228)5228[答] k 1 = k71. 2 分 (5229)5229[答] 总包反应对 O 2 是一 级 对 NO 是 二 级5231[答] 一级 ; s -173. 2 分 (5238)5238[答] 因为化学计量关系式不应该影响速率方程, 所以此反应的速率方 程不变. (2分)74. 1 分 (5243)5243[答] 正整数 375. 2 分 (5310)5310[答] 11212l n (1)l n (1)t t θθθθ-=-76. 2 分 (5311)5311[答] 一级77. 2 分 (5313)5313[答] t = c 0 / k = 104 s78. 2 分 (5314)5314[答] k = 1/t ln(c 0/c ) = 1.7×10-4 s -1ln 1/(1-x ) = kt x = 0.95 = 95%79. 2 分 (5315)5315[答] (1) 与初始浓度无关 (2) 等于 33.3%80. 2 分 (5431)5431[答] 143 d t = -t N t N 1202/ln[()/]ln81. 2 分(5432) 5432[答] k =0.1318 a-1lgx20=-kt23030693102303526....=-⨯⨯=-0.57 x =5.4 mg82. 2 分(5433)5433[答] t1/2 =0.693/ k =2310 s83. 2 分(5450)5450[答] t = (1/k) ln(c0/c) = 48.78 min84. 2 分(5451)5451[答] 1/385. 1 分(5453)5453[答] 不是86. 2 分(5454)5454[答] t = 455 s87. 2 分(5464)5464[答] 级数为1, t12=ln2/k=1.87×104 s88. 2 分(5564)5564[答] k1k3[A][B]/k289. 2 分(5629)5629[答] k1/k2 或[B]/[C]90. 2 分(5630)5630[答] K=k1/k-1K(热)=Kν(动) ν为正整数91. 2 分(5631)5631[答] 加和, 快。
化学反应动力学
第一章习题
要求:对每一题的解答都必须写出详细的推导过程。
1、写出零级反应(反应速率为常数)的速率方程;并从速率方程推导其动力学方程。
解:对于零级反应: P A →
反应速率方程:k A k r =⋅=ο][
根据反应速率的定义: dt A d r ]
[-= , 令初始条件:
0=t 时,ο[A] [A]
= 对速率方程积分:⎰⎰-=t
A A kdt A d 0][][][ο
得零级反应的动力学方程:kt A A =-][][ο
2、已知反应A + B → P 为一级反应,其速率方程为:
][]
[A k dt A d =-
推导:
(1) 该反应关于反应物A 的动力学方程;
(2) 反应的半寿期;
(3) 平均寿命。
解:(1) 令初始条件:0=t 时,ο[A] [A]=
对一级反应速率方程:][]
[A k dt A d =- 积分
⎰⎰=-t A A kdt A A d 0][][][]
[ο
得反应物A 的动力学方程:kt A A -=ο
][]
[ln
(2) 当ο[A] 21 [A]=时,2
1][][2
1
ln kt A A -=οο
则,反应的半寿期为:k
k t 6932.02ln 21== (3) 根据平均寿命的定义:当∞
→t 时,0][→A ,οο][][0][A A d t A ⎰⋅-=τ 由动力学方程:kt A A -=ο
][][ln ,得: )ex p(][][kt A A -=ο,dt kt A k A d )ex p(][][--=ο 代入平均寿命方程,得:⎰∞=-⋅⋅=01)exp(k
dt kt t k τ 3、已知反应A + B → P 为基元反应,求:
(1) 该反应的速率方程;
(2) 反应级数;
(3) 从速率方程分别推导反应物A 和B 的浓度与时间的关系式。
解:(1) 因为是基元反应,其速率方程为:
]][[][][][B A k dt
P d dt B d dt A d r ==-=-= (2) 反应级数:211=+=n
(3) 设 0=t 时,ο][][A A =,ο][][B B =
t t = 时,x A A -=ο][][,x B B -=ο][][
则其速率方程可写为:
)])([]([x B x A k dt dx --=οο 积分: ⎰⎰=--][][0)])([]([A A t kdt x B x A dx οοο
得: )
]([][)]([][ln )][]([1x B A x A B B A t k ---=⋅οοοοοο 把 ][][],[][B B x A A x -=-=οο 分别代入上式,得:
反应物A 的浓度和时间的关系式为:
])
[][]([][][][ln ][][1A A B A A B B A kt +--=οοοοοο
反应物B 的浓度和时间的关系式为:
]
[][])[][]([][ln ][][1B A B B A B B A kt οοοοοο+--= 4、实验测得某复杂反应a A + b B → P 的速率方程为:]][[B A k r =,求该反应的动力学方程及反应物B 的半寿期。
解:反应的速率方程为:]][[B A k r = ,即:]][[][1B A k dt
B d b =⋅- 设 0=t 时,ο][][A A =,ο][][B B =
t t = 时,x b
a A A -
=ο][][,x B B -=ο][][ 代入,则: )])([]([x B x b a A b k dt dx --⋅⋅=οο ([])[]1ln [][]([])[]B x b A kt a B b A b A ax B -=--⋅o o o o o o
当 2][οB x = 时,即 2
][][οB B =,B 的半寿期为: 12[]1ln ([][])2[][]b A t k a B b A b A a B =⋅--o o o o o
5、已知反应2 A + B → P 的速率方程为:][][2B A k r =,当A 、B 的初始浓度不按照计量系数比配制时,求该反应的动力学方程。
解: 设 0=t 时,ο][][A A =,ο][][B B =
t t = 时,x A A 2][][-=ο,x B B -=ο][][
则速率方程为:
)]([)2]([2x B x A k dt dx --=οο 积分: ⎰⎰=--x
t kdt x B x A dx 00
2)]([)2]([οο 得: kt B A A x A x B A x A B B A )][2]([][12][1)]([][)2]([][ln ][2][1οοο
οοοοοοο-=+----- 代入 [A],[B], 消去x ,得动力学方程:
kt B A B A B A A A B A =-+--]
[][]][[ln ][2]([1)][1][1(][2][12οοοοοοο
6、反应P bB aA →+的速率方程为:n A k r ][=(n ≠ 1),推导该反应的动力学方程及反应物B 的半寿期。
解:由 n A k r ][=,1[][]n d A k A a dt
-= 设 0=t 时,ο][][A A =,对上式进行积分,
得:
11111()(1)[][]n n kt a n A A ---=-o ⇒ 11(1)([][])n n n akt A A ---=-o 当 2][][οB B = 时, b
B a A A 2][][][οο-=, 代入上式可得B 的半寿期: 1112
[]1{([])[]}(1)2n n a B t A A ak n b --=---o o o 7、根据第二题得到的动力学方程,设计测定速率常数k 的实验步骤(包括数据处理方法)
1, 分别在时间t 1, t 2, t 3, t 4处测得反应物A 的浓度[A]。
2, 求出ln[A 1]~ln[A 4]的值,以t 为横坐标,ln[A]为纵坐标作图。
3, 求出所作直线的斜率,斜率的负值即为反应速率常数k 。