第三章 化学动力学基础.docx

- 8 -第三章 化学动力学基础 1. 有A气体和B气体进行反应，若将A气体浓度增加一倍，速率增加400，若将B气体的浓度增加一倍，速率增加200，试写出反应式。 2. 下列生成NO2的反应：2NOO22NO2 其反应速率表示式为 如果压力增加到原来的两倍，试计算速率之变化。 3. 在抽空的刚性容器中，引入一定量纯A气体，发生如下反应： A(g)B(g) + 2C(g)。设反应能进行完全，经恒温到323K时，开始计时，测定体系总压随时间的变化关系如下：t / min03050p总 / kPa53.3373.3380.00106.66 求该反应级数及速率常数 4. 若气体混合物体积缩小到原来的1/3，下列反应的初速率变化为多少？ 2SO2 + O2 2SO3 5. 在308K时，反应 N2O5(g) 2NO2(g) + 1/2O2(g) 的k = 1.35105，在318K时，k = 4.98105，试求这个反应的活化能？ 6. CH3CHO的热分解反应是：CH3CHO(g) CH4(g) + CO(g) 在700K时，k=0.0105，已知Ea=188.1kJmol1，试求800K时的k。 7. 已知HCl(g)在1atm和25时的生成热为88.2kJmol1，反应 H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g)的活化能为112.9kJmol1。试计算逆反应的活化能。 8. 某一个化学反应，当温度由300K升高到310K时，反应速率增加了一倍，试求这个反应的活化能。 9. 某化学反应，在300K时，20min内反应完成了50，在350K时，5min内反应完成了50，计算这个反应的活化能。 10. 已知在320时反应SO2Cl2(g)SO2(g)+Cl2(g)是一级反应，速率常数为2.2105s1。试求：(1)10.0gSO2 Cl2分解一半需多少时间？ (2)2.00gSO2Cl2经2h之后还剩多少克？ 11. 在人体内，被酵母催化的某生化反应的活化能为39kJmol1。当人发烧到313K时，此反应的速率常数增大到多少倍？ 12. 蔗糖催化水解C12H22O11+H2O2C6H12O6是一级反应，在25速率常数为5.7105s1。试求： (1)浓度为1moldm3蔗糖溶液分解10需要多少时间？ (2)若反应活化能为110kJ.mol1，那么在什么温度时反应速率是25时的十分之一？ 13. 反应2NO+2H2N2+2H2O在一定温度下，某密闭容器中等摩尔的比NO与H2混合物在不同初压下的半衰期为 p0(mmHg) 355 340.5 288 251 230 202 t1/2(min) 95 101 130 160 183 224求反应级数。 14. 环戊二烯(沸点40)易在气相中形成双聚：2C5H6(g)C10H12(g)现将0.50cm3环戊二烯（r =0.802g.cm3）放入容器为1.000dm3的抽空密闭容器中，加热到130，经过一段时间，测定总压的结果如下： t(min) 10 20 30 40 50 60 p总(kPa) 18.07 16.62 15.63 14.87 14.33 13.88(1) 计算温度升到130时尚未聚合的起始压力。(2) 计算60min时环戊二烯的分压。(3) 此反应的反应级数和反应速率常数。 15. 把一定量的PH3(g)引入含有惰性气体的温度为873K的反应器中，PH3(g)可完全分解为P4(g)和H2(g)，测得总压随时间的变化如下：t / s060120p / kPa262.40272.90275.53276.40求反应级数及速率常数 k1 16. 气相反应Cl2O + 2N2O5 NO3Cl + NO2Cl + 2NO2 + O2的可能历程是：k-1 N2O5NO2 + NO3 (快平衡) NO2 + NO3NO + O2 + NO2 (慢) NO + Cl2ONO2Cl + Cl (快) Cl + NO3NO3Cl (快)k1而N2O5分解历程如下： k2 N2O5NO2 + NO3 (快平衡) NO2 + NO3NO + O2 + NO2 (慢) NO + NO32NO2 (快) 试求这两个反应的速度方程式，你能从这两个结果得出什么结论？ 17. 2NO(g) + O2 2NO2(g)存在三种可能的机理，试写出每一种机理的分步反应，若反应速率v=kcNO2cO2，问上述反应按哪种机理进行？ 18. N2O(g)的热分解反应为2N2O(g)2N2(g) + O2(g)，从实验测出不同温度时各个起始压力与半衰期如下：反应温度T / K96796710301030初始压力 p0 / kPa156.78739.1977.06647.996半衰期 t1/2 / s38015201440212 (1) 求反应级数和两种温度下的速率常数 (2) 求活化能Ea (3) 若1030K时，N2O(g)的初始压力为54.00kPa，求压力达64.00kPa时所需的时间。 19. 反应Co(NH3)5F2+ + H2OCo(NH3)5(H2O)3+ + F被酸催化。若反应速率公式为rate = kCo(NH3)5F2+ H+，在一定温度及初始浓度条件下，测得分数衰期如下：298298308Co(NH3)5F2+ (mol dm-3)0.10.20.1H+ (mol dm-3)0.010.020.01t1/2102 / s361818t1/4102 / s723636请计算 (1) 反应级数和的值 (2) 不同温度下的反应速率常数k (3) 反应实验活化能Ea值k-1 k1 20. N2O5分解反应的历程如下： N2O5NO2 + NO3 NO2 + NO3NO + O2 + NO2 NO + NO32NO2 (1) 当用O2的生成速率表示反应速率时，试用稳态近似法证明：N2O5 (2) 设反应为决速步骤，反应为快速平衡，用平衡态近似法写出反应的速率表达式r2。 (3) 在什么情况下，r1 = r2？ 21. 已知反应2NO + O22NO2，其r = kNO2O2，试写出一种符合该速率方程的反应历程。 22. 在生命系统中，酶在很多化学反应中扮演重要角色。一些酶的催化反应可以用如下的Michaelis-Menten机理描述：k-1 k1E + SESE + P，E为酶，S为受体，P为最终产物忽略第二步的逆向速率，也可以假设酶和受体是很快达到平衡的。 (1) 在285K温度下进行实验，实验中, 初始的速率（P的生成）可由不同的受体浓度来决定，维持酶的总浓度为1.510 9 M (moldm-3) 可得到下图 当S很小时，曲线呈线性；当S很大时，曲线与横坐标平行，则速率接近常数，请证明该图与Michaelis-Menten机理是一致的 试写出速率常数k2 当S= 1.010 4 M时，初始速率为多少？ 试求E + SES的平衡常数 (2) 在310K，重复相同的酶浓度，得到一相似的曲线，试计算ES转换成E和P时所需要的活化能。 23. 14C放射性蜕变的半衰期t1/2 = 5730年，今在一考古样品中，测得14C占C的含量只有72%，问该样品已存在多少年了？24. 在1100K时，研究NO(g) + H2(g)的反应动力学 (1) 当p0 (NO) = 时，测得如下数据：t1/2 / s81224p0 / Pa335202 试求该反应的总反应级数 (2) 在不同初始压力下，测定初始反应速率，结果如下：/ kPap0 (NO) / kPa-(d P / dt) t0 (kPa s-1) 53.3 53.3 38.5 19.640.020.353.353.30.1370.0330.2130.105 如该反应的速率方程为，-d P / dt = 试求x、y25. 氯甲酸三氯甲酯高温分解反应：ClCOOCCl3(g) 2COCl2(g)是单向一级反应。将一定量的ClCOOCCl3迅速放入恒温、恒容反应器中，测量时刻t的总压力p及完全反应后的总压力p。两个温度下的实验数据如下：Exp.T / Kt / sp / kPap / kPa(1)5534542.4764.008(2)5783202.8383.554 计算反应的活化能26. 溶液反应A + BP，当A0 = 1.0010-4 mol dm-3，B0 = 1.0010-2 mol dm-3，测得不同反应温度时的吸光度随时间变化数据如下：T / Kt / min027130298D11.3901.0300.7060.100308D21.4600.5420.2100.110当A0 = 1.0010-4 mol dm-3，改变B0，在298K时测得t1/2数据如下：B0 / mol dm-31.0010-22.0010-2t1/2 / min12030 若速率方程为r = k AB，试求、k和Ea27. 已知每克陨石中含238U 6.310-8g，4He为20.7710-6cm3（标准状态下）。238U的衰变反应为：238U206Pb + 8 4He，由实验测得的半衰期t1/2 = 4.51109年，试求该陨石的年龄。28. 有反应N2O5 + NO3NO2，今在298K下进行实验，第一次实验：p1 = 133Pa，P2 = 13.3kPa，作lg p1t图为一直线，由斜率得t1/2 = 2h；第二实验：p1 = p2 = 6.67kPa，测得下列数据：p总 / kPa13.315.316.7t / h012 若速率方程为r = ，试求x、y及k，并推测可能的反应历程。29. 硝酰胺NO2NH2在缓冲介质（水溶液）中缓慢分解：NO2NH2N2O(g)+ H2O 实验测得下列规律 恒温下，在溶液上部固定体积中可测得分压p来测定反应速率，根据pt曲线拟合，得如下速率方程：lg p / (p - p) = kt 改变缓冲介质的pH，并求t1/2，据lg(t1/2 / s)pH图得一直线，斜率为-1，截距为lg(0.693 / k)，请回答下列问题： (1) 根据以上实验，求反应速率方程式 (2) 有人提出如下两个反应历程： (I) NO2NH2N2O(g) + H2O (II) NO2NH2 + H3O+NO2NH3+ + H2O NO2NH3+N2O + H3O+ 你认为上述反应历程与实验事实是否相等？为什么？ (3) 请提出你认为比较合理的反应历程，推出与该历程相一致的速率方程，与实验速率方程相对照。 30. 过二硫酸根离子是已知最强的氧化剂之一，虽然其氧化反应相对较慢。过二硫酸根离子能氧化除氟离子外的所有卤素离子。按S2O82- + 2I 2SO42- + I2式生成碘的起始速率为r0。在25oC下，测定了以反应物起始浓度（c0）为函数的起始速率如下： c0 (S2O82-) (mol L-1)c0 (I) (mol L-1)r0(10-8 L-1 s-1)0.00010.0101.10.00020.0102.20.00020.0051.1(1) 画出过二硫酸根离子的以短线表达化学键的结构，