物理化学 林树坤 第8章 化学动力学 习题答案

1、物理化学 林树坤 第8章 化学动力学 习题答案 第章 化学动力学 习题1. 请根据质量作用定律写出下列基元反应的反应速率表示式（试用各种物质分别表示）。(1)（2)ab(3）(4)解：(1)，(2)，(3），(4）。2. 某气相反应的速率表示式分别用浓度和压力表示时为和，试求kc与kp之间的关系，设气体为理想气体。解:因为 cbr=cr， ，则 3. 29k时n2o（g)分解反应其半衰期为5.7h,此值与n2o5的起始浓度无关，试求：（）该反应的速率常数。(2）作用完成9%时所需时间。解：根据题意判断该分解反应为一级反应，因此可求得（1），（2）4 某人工放射性元素放出粒子,半衰期为5min,

2、试问该试样有80%分解,需时若干?解：根据题意判断该放射反应为一级反应,因此可求得（），（2）。 把一定量的ph3(g)迅速引入温度为95的已抽空的容器中,待反应物达到该温度时开始计时(此时已有部分分解）,测得实验数据如下：t/s0508p/kpa35.03436.683.5已知反应为一级反应，求该反应的速率常数值。（设在t时反应基本完成）。解:利用一级反应的公式, , 0正比于pp,c正比于p,所以 当=58时， ，当t=8时, 6 在298时，aoh与c3cooch3皂化作用的速率常数k2与aoh与ch3cooc2h皂化作用的速率常数的关系为k2=2.。试问在相同的实验条件下,当有0%的o

3、och3被分解时,ch3o2h5的分解百分数为若干？（设碱与酯的浓度均相等)解：由二级反应的动力学方程,，, x76.7%7. 某放射性元素经14天后,活性降低了6.%。试求:(1)该放射性元素的半衰期;（)若要分解掉90%,需经多长时间?解:放射性元素的衰变符合一级反应规律。 设反应开始时,其活性组分为100%，14天后，剩余的活性组分为100%5%，则： 8. 在某化学反应中随时检测物质a的含量，1小时后,发现a已作用了75%,试问2小时后a还剩余多少没有作用？若该反应对a来说是:(1)一级反应。(2）二级反应（设a与另一反应物b起始浓度相同)。()零级反应(求a作用所需时间）。解：(1)

4、由一级反应速率公式， ， ，k-1,，x6.25%（2） x=43%(3) c0.25c0=k k=.75 c0 ，. 设有一反应在某恒温密闭容器中进行，开始时a和b的物质的量之比为2：，起始总压为.，在0k时,60后容器中的总压力为20，设该反应的速率方程为:，求40k时，15s后容器中b的分压。.解：因为温度。体积相同，所以即 ，p=2p , 2a（g)+b(g)g（g)+（s）t= 2 0 tt 2pb pb 0 , 对二级反应有 当t15s时,， 求得p0.285ka10.某物质a的分解是二级反应。恒温下反应进行到a消耗掉初浓度的1/3所需要的时间是2mn,求a消耗掉初浓度的2所需要的

5、时间。解: 11. 如反应物的起始浓度均为,反应的级数为（且n),证明其半衰期表示式为(式中k为速率常数):解： ， ,积分得， 当x=时， . 氯化醇和碳酸氢钠反应制取乙二醇:chohh2cl ()+nahco3 （b）2ohoh + nl +c2已知该反应的微分速率方程为:，且测得在35k时反应的速率常数。试计算在55 k时：() 如果溶液中氯乙醇、碳酸氢钠的初始浓度相同, ,氯乙醇转化5%需要多少时间？(2） 在同样初始浓度的条件下， 氯乙醇转化率达到9.75%需要多少时间?(3) 若溶液中氯乙醇和碳酸氢钠的开始浓度分别为,氯乙醇转化9975需要多少时间?解:(） 由速率方程知反应为二级

6、反应, 且两反应物开始浓度相同, 则 （2） 同理（)因为两反应物开始浓度不同, 则13. 已知hc(g)在.1305pa和2k时的生产热为92.3kjmol-1,生产反应的活化能为13o-,试计算其逆反应的活化能。解：反应热与活化能之间的关系为: 即:， =13（2.3)=203 （kl-). 某一级反应在340k时完成20%需时3.2mn，而在300时同样完成需时.6in,试计算该反应的实验活化能。解：由于初始浓度和反应程度都相同,所以可直接运用公式，即根据arrhenus经验公式:得 15. 有双分子反应,已知在54077k时之间发生定容反应,其速率常数k的表示为k/（ ml-1dms-

7、1)=.2101exp（132kjm-1rt)若在60k时，co(g)和n(g)的初始压力分别为67和93pa,试计算：（1）该反应在60时的p值。(2）反应进行10h以后,no的分压为若干。解：(1）(2）运用公式 解得 p=1415p1 已知组成蛋的卵白蛋白的热变作用为一级反应，其活化能约为85jmol-，在与海平面相同高度处的沸水中“煮熟”一个蛋需要1in。试求在海拔223m高的山顶上的沸水中“煮熟”一个蛋需要多长时间。假设空气的体积组成为80%n2和2%2,空气按高度分布服从分布公式,气体从海平面到山顶都保持92k。水的正常汽化热为28kg-1。解:先求2213m高出的压力 ,式中8.

8、810-3mo1为空气的平均摩尔质量。由于压力不同所引起的沸点不同， 0.262=解得 =36.1k,由于温度不同而引起的速率常数不同 , , 17 硝基异丙烷在水溶液中与碱的中和反应是二级反应,其速率常数可用下式表示: 时间以min为单位,活度用表示。(1)计算反应的活化能,及指前因子(）在283时,若硝基异丙烷与碱的浓度均为,求反应的半衰期。解:(1)已知对照已知公式 ,(2） 附加. 已知cl(g）在1.01105pa和298时的生产热为9.3kjmol-1,生产反应的活化能为13kjml-1,试计算其逆反应的活化能。解：反应热与活化能之间的关系为: 即： =3(92.3) =2.3(k

9、jol-1)1.已知某气相反应，在25时的k和1分别为0.2-1和.93810-3p1s-1，在35时正逆反应的速率常数k1和-1均增加为原来的 2倍。求：（1)25时的平衡常数kc；(2)正逆反应的活化能；(3）反应的热效应q。解:（）()，（)9 no(）的热分解反应为,从实验测出不同温度时各个起始压力与半衰期值如下:反应温度/k初始压力半衰期671.7738096739.9715201006614434799212（1）求反应级数和两种温度下的速率常数。(2)求活化能ea值。(3)若13k时n2o(g)的起始压力为54.00kp，求压力达到6.0pa时所需时间。解：（1）因为 则又因为

10、(2) (3） o(g)2()+o2（) 40p p 20. 反应服从速率方程，试验在恒温恒容下进行,有数据如表所示。编号k179991.33319.103.22 19.992.609.23.3379935109.46679.91093.291.310111.2（)求表中方框内空白处的半衰期值。(2)计算1093.2k的k值(kpa2s-1）。()计算活化能。解:(1)实验1、2中，是大大过量的，可将速率方程简化为一级反应 ， 因一级反应的与无关，所以实验2的与实验1相同，为19.2s。实验3、4中,是大大过量的,速率方程可简化为二级反应 二级反应的为, ,(4)41.5s （)(）比较实验1

11、、5,起始浓度相同， ,，即 ea330jmol-121. 已知对峙反应,在不同温度下t/6006.3108.3956.521040.7试计算：(1）不同温度下反应的平衡常数值。（2)该反应的(设该值与温度无关)和00k时的。 解：（） 运用下述公式 2. 某一气相反应，已知在9k时,1=0.21s-1,k2=0-9p1s-1,当温度升至310时,k1和k2值均增加1倍，试求：（1)8k时的平衡常数kp,（)正、逆反应的实验活化能,（3）反应的，(4)在29k时,a的起始压力10125kp，若使总压力达到51.99kpa 时，问需时若干？解：(1） (2） (正)=ea（逆)=8.1n2 =4

12、436jol-1（3） ，因为，所以=0。（) t0 0 t=t x x ， x=506， ()，,3 当有碘存在作为催化剂时,氯苯（6h5cl）与氯在cs溶液中有如下的平行反应:设在温度和碘的浓度一定时, 6h5c和l2在溶液中的起始浓度均为oldm-,0mn后有15%的c6h5cl转化为邻 ch4cl2，有25%的c6h5cl转变为对- ch4c2,试计算k和k2。解：由平行反应， 因为 x=05（0.15+.5)0.5 ，解得k1=001667dm3mo-1 ，k2=02778d3ml1s-24 乙醛的离解反应cch=ch4co是由下面几个步骤构成的(），（），（3）,(4),试用稳态近

13、似法导出: 证明:产物ch的生成速率为 ，反应的中间产物为活泼的自由基,故按稳态法处理两式相加得:=,，25. 气相反应h2(g）+b2(g)=2hr(g)的反应历程为（1) ，（),(3) ，（4) ，（5） ，试证明反应的动力学方程式为 证明: -得 得 以代入式移项得: 以代入式得: 式分子、分母各除以,并令: ， 26.由反应c2hh2=2c4,其反应历程可能是 设反应（1)为快速对峙反应,对可作稳态近似处理,试证明证明： + 因为 所以 2. 光气热分解的总反应为，ol2=o+cl2该反应的历程为 其中反应（）为速决步,（)、（3)是快速对峙反应，试证明反应的速率方程为 证明：因为反应速率取决于最慢的一步，所以 由（1)式得 则 所以 28. 蔗糖在酸催化的条件下,水解转化为果糖和葡萄糖,经实验测定对蔗糖呈一级反应的特征： 蔗糖（右旋) 果糖(右旋） 葡萄糖（左旋）这种实验一般不分析