一级反应速率常数水溶液中

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、1５minB、30ｍinC、１５0ｍｉnD、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。

§9.3 简单级数反应的动力学规律凡是反应速率只与反应物浓度有关，而且反应级数，无论是、、…或n都只是零或正整数的反应，统称为“简单级数反应”。

简单反应都是简单级数反应，但简单级数反应不一定就是简单反应，前已述及的HI气相合成反应就是一例。

具有相同级数的简单级数反应的速率遵循某些简单规律，本节将分析这类反应速率公式的微分形式、积分形式及其特征。

（1）一级反应反应速率与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。

其速率公式可表示为(9.7)式中c为t时刻的反应物浓度。

将上式改写成的形式，积分可得(9.8)B为积分常数，其值可由t = 0时反应物起始浓度c0确定：B = ln c0。

故一级反应速率公式积分形式可表示为(9.9)或(9.10)或(9.11)使用这些公式可求算速率常数k1的数值，只要知道了k1和c0的值，即可求算任意t时刻反应物的浓度。

从(9.8)式可看出，以lnc对t作图应得一直线，其斜率即为k1。

如图9.2所示。

反应物浓度由c0消耗到c=c0/2所需的反应时间，称为反应的半衰期，以t1/2表示。

由(9.9)式可知，一级反应的t1/2表示式为(9.12)可以看出，一级反应的半衰期与反应物起始浓度c0无关。

许多分子的重排反应和热分解反应属一级反应。

还有些反应例如蔗糖水解实际上是二级反应，但由于水溶液中反应物之一H2O大大过量，其浓度在整个反应过程中可视为常数，故表观上表现为一级反应，这类反应称为“准一级反应”。

例题1 30℃时N2O5在CCl4中的分解反应为一级反应，由于N2O4和NO2均溶于CCl4中，只有O2能逸出，用量气管测定不同时刻逸出O2的体积有下列数据：t / s 0 2400 4800 7200 9600 12000 14400 16800 19200V(O2) / cm3 0 15.65 27.65 37.70 45.85 52.67 58.30 63.00 66.8584.85求算此反应的速率常数k1和半衰期t1/2。

实验14--过氧化氢催化分解反应速率常数的测定实验目的：1. 了解过氧化氢的催化分解反应。

2. 掌握反应速率常数的测定方法。

实验原理：过氧化氢在水溶液中会自发分解，产生氧气和水。

但是过氧化氢自身的分解速度非常慢，因此需要催化剂来加速反应速率。

催化剂可以降低活化能，使反应更容易进行。

H2O2(aq) → O2(g) + 2H2O(l)该反应为一级反应，其反应速率可以表示为：r = k[H2O2]其中，r为反应速率，k为反应速率常数，[H2O2]为过氧化氢浓度。

为了方便起见，我们可以使用实验时测得的氧气体积来代替反应速率，即：在反应中，过氧化氢的浓度随时间而减少，因此反应速率常数k也随时间而变化。

为了得到反应速率常数k的准确值，我们需要使[H2O2]在整个反应过程中变化量相对较小，通常可以在反应初期进行。

实验仪器和试剂：1. 实验室盛装设备2. 10 mL 滴定管3. 过氧化氢溶液（30%）4. 硫酸铜催化剂溶液6. 蒸馏水实验步骤：1. 将实验室盛装设备清洗干净，取出等压瓶并将其放入水中，保持水平。

使用10 mL 滴定管向等压瓶中滴加10 mL的过氧化氢溶液，尽量不在氧气冒出的条件下加入。

等压瓶中应剩余20 mL空气。

2. 在反应开始前，将硫酸铜催化剂溶液加入等压瓶中。

使用10 mL 滴定管向等压瓶中滴加0.5 mL的硫酸铜催化剂溶液，并轻轻摇荡等压瓶使催化剂充分混合。

3. 在反应开始后，使用滴定管向等压瓶中滴加氢氧化钠溶液。

每滴加入1 mL，滴加后轻轻摇荡等压瓶，注意观察等压瓶中气体体积变化。

反应开始前应先注意精密加水前的气体体积，以作为实验的参考。

4. 在反应过程中，每隔30秒记录一次氧气体积V和反应时间t，记录10分钟。

记录时，将等压瓶放在室温下，以保持反应温度稳定。

5. 测量完毕后，关闭水龙头，使用滴定管向等压瓶中滴加足量氢氧化钠溶液，并等待反应结束。

注意：反应结束后，等压瓶中还有一定量的过氧化氢未反应完全，因此等压瓶不能直接倒掉，要用蒸馏水清洗干净。

1 绪论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）（1）反应的选择性；（2）（2）反应器出口气体的组成。

解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：（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），组分摩尔分率y i0 摩尔数n i0(mol)CH32/（2+4+1.3）=0.2740 27.40OH空气4/（2+4+1.3）=0.5479 54.79水 1.3/（2+4+1.3）=0.1781 17.81总计 1.000 100.0A P出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A、n P和n c分别为：n A=n A0(1-X A)=7.672 moln 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（n W）、氧气（n O）和氮气（n N）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 moln N=n N0=43.28 mol组分摩尔数（mol）摩尔分率%7.672 6.983CH3OH18.96 17.26HCHOH2O 38.3 34.87CO2 0.7672 0.6983O2 0.8788 0.7999N2 43.28 39.392 反应动力学基础2.4在等温下进行液相反应A+B→C+D，在该条件下的反应速率方程为：若将A和B的初始浓度均为3mol/l的原料混合进行反应，求反应4min时A的转化率。

解：由题中条件知是个等容反应过程，且A和B的初始浓度均相等，即为1.5mol/l，故可把反应速率式简化，得由（2.6）式可知代入速率方程式化简整理得积分得解得X A=82.76%。

2.6下面是两个反应的T-X图，图中AB是平衡曲线，NP是最佳温度曲线，AM是等温线，HB是等转化率线。