《化学动力学初步》doc版.doc

第5章化学动力学初步1分别用反应物和生成物浓度的变化表示下列反应的瞬间速率，并找出各速率间的相互关系。(1) 2 N2O4(g ) = 4 NO2(g) + O2(g)(2) N2(g) + 3 H2(g) = 2 NH3(g)(3) a A + b B = g G + h H解：（1）r = - (2) r = - = = (3) r = - =- = = 2、某气体反应A(g) + B(g) C(g)，该反应的实验数据如下:序号起始浓度（mol L-1）反应开始生成C的速率（mol L-1 min-1）AB11.010-20.510-30.2510-621.010-21.010-30.5010-631.010-21.510-30.7510-642.010-20.510-31.010-653.010-20.510-32.2510-6求：（1）该反应的速率方程式； （2）反应级数 （3）当A的起始浓度为4.010-2 mol L-1，B的起始浓度为2.010-3 mol L-1时，反应开始生成C的速率是多少？解：（1）设该反应速率方程为rkc(A)xc(B)y据序号1、2 的c(A)不变，（ ）y = = 所以y = 1据序号1、4的c(B)不变： （ ）x = = 所以 x2速率方程为rkc(A)2 c(B)（2）反应级数为x + y = 2 + 1 = 3(3)依rkc(A)2 c(B) k = 将序号2的数据代入 k 5.0（mol-2 L2 min-1）将c(A)= 4.010-2 mol L-1, c(B)=2.010-3 mol L-1代入rkc(A)2 c(B) 5.0（4.010-2 mol L-1）2（2.010-3 mol L-1） 1.610-5（mol L-1 min-1）3对于反应A + B C若其反应机理为：A 2 D (快反应)D + B E （快反应）E + A C + D (慢反应)推导出该反应的速率方程。 解：在复杂反应中，慢反应是反应速率的决速步骤： r = k3 c(E) c(A) 由第一步和第二步反应中可得： k1 k2 = c(E) = k2 c(D) c(B) = k2 k c(A) c(B) r = k3 k2 k c(A) c(B) c(A) k c(A) c(B)4反应A 产物，当A的浓度等于0.10 mol L-1及0.050 mol L-1时，测得某反应速率，如果前后两次速率的比为（1）0.50；（2）1.0；（3）0.25，求上述三种情况下反应的级数。解：设反应速率方程为r = kc(A)n= 取对数： nlg = lg n = (1) n = = 10 一级反应 （2）n = = 0 零级反应 （3）n = 2 二级反应5 假定某一反应的定速步骤是2A(g) + B(g) C(g)将2.0 mol A(g)和1.0 mol B(g)放在一只1 L的容器中混合，将下列的速率同此时反应的初始速率相比较：（1）A和B都用掉一半时的速率；（2）A和B都用掉 时的速率；（3）在1 L容器里2.0 mol A(g)和2.0 mol B(g)混合时的初速率；（4）在1 L容器里4.0 mol A(g)和2.0 mol B(g)混合时的初速率。解：此反应的速率放出为rkc(A)2 c(B) 该反应的初速率为：rkc(2)2 c(1)4 k（1）r1= k(1)2(0.5) = 0.5 k= 减少为初速率的 倍（2）r2 = k( )2( ) = = 减少为初速率的 倍(3) r3 = k(2)2(2) = 8 k = 2 增长为初速率的2倍（4）r4 = k(4)2(2) = 32 k = 8 增长为初速率的8倍6试根据下表实验数据：时间/min c(A)/mol L-1 c(B)/mol L-1 0.00 0.1000 0.0000 5.00 0.0840 0.0160 7.00 0.0776 0.0224 11.00 0.0648 0.0352（1）确定反应A B是一级反应还是零级反应？（2）当A消耗了一半时间需要多少时间？解：（1）在0 5 min间隔中0.0032（mol L-1 min-1）在5 7 min间隔中0.00320（mol L-1 min-1）在7 11min间隔中0.00320（mol L-1 min-1）可见，B的生成速率是常数，故该反应为零级反应同理可推知A的减少速率也是常数。（2）反应速率常数：k = = 0.00320（mol L-1 min-1）t = = 15.6 min7某抗菌素在人体血液中呈现一级反应，给病人在上午8点注射一针抗菌素，然后在不同时刻t测定抗菌素在血液中的浓度c（以mg/100 cm3）得下列数据 t/h 4 8 12 16c/( mg/100cm3) 0.480 0.326 0.222 0.151(1)求反应得速率常数k和半衰期t ;(2)若抗菌素在血液中浓度不低于0.37 mg/100cm3才有效。问约何时再注射第二针？解：（1）以lnc与t作图，或通过计算求得斜率为- 0.0963 h-1所以， k0.0963 h-1t 7.2 h(2)由第一组数据求c0值 ln ln = 0.09634c0 = 0.706 ( mg/100cm3)8 反应C2H5I + OH- = C2HOH + I- ，在289 K时k1= 5.0310-2 L mol-1 s-1，而在333 K时k2 = 6.71 L mol-1s-1，该反应的活化能是多少？在305 K时的速率常数k3是多少？解：lg lg 所以Ea = 89 kJ mol-1 lg k3 = 0.35 L mol-1 s-19651.7 K时（CH2）2O的热分解是一级反应其半衰期为363 min，活化能为217.57 kJ mol-1，根据上述数据，估计在723.2K欲使75的（CH2）2O分解，需要多少时间？解：（1）求651.7 K时的k1t 0.693/k1k1 = 0.693/363 = 1.9110-3(mim) (2) 求723.2 K时的k2lg lg k2 = + lgk1 = = - 0.995k2 = 0.101 min-1(3) t = = 13.7min10实验测得反应CO(g) + NO2(g) = CO2(g) + NO(g)在650 K时的动力学数据如下表：实验编号c(CO)(mol dm-3)c(NO2)(mol dm-3)dc(NO)(mol dm-3 s-1)1230.0250.0500.0250.0400.0400.1202.210-44.410-46.610-4（1）计算并写出反应的速率方程；（2）求650 K时的速率常数；（3）当c(CO) = 0.10(mol dm-3), c(NO2) = 0.16(mol dm-3)时，求650 K时的反应速率；（4）若800 K时的速率常数为23.0 (mol dm-3 s-1)，求反应的活化能。解：（1）速率方程：r = - 固定（CO），r 1 = k(0.025)m(0.040)n = 2.210-4 r 3 = k(0.025)m(0.120)n = 6.610-4 所以n = 1固定（CO2），r 1 = k(0.025)m(0.040)n = 2.210-4 r 2 = k(0.025