第十一章化学动力学习题

1、第十一章第十一章 化学动力学习题化学动力学习题一、概念题一、概念题1、在一定温度下，反应、在一定温度下，反应A + B 2D的反应速率既可表示为的反应速率既可表示为-dcA /dt =kAcAcB, 也可表示为也可表示为dcD /dt =kDcAcB 速率系数速率系数kA和和kD的关系为（）的关系为（）DADAZZYYBBAAkkkkkkkk221.、 反应反应A(g) + 3B(g) 2C(g), 反应开始时，反应物反应开始时，反应物按计量比混合而且无产物按计量比混合而且无产物C存在（即存在（即 pC,0 =0）,若将以若将以B的压力变化来表示的消耗速率的压力变化来表示的消耗速率-dpB/d

2、t换成以总压换成以总压p 表示表示 -dp/dt 时，则（时，则（-dp/dt）/（-dpB/dt）= （ ）。）。t=0 pA,0 pB,0 0t=t pA pB 2/3(pB,0 -pB) 解解：（1） A（g） + 3B(g) 2C(g) )d/d(32d/d3232)(32310,0,BBtptppppppppBBBBB因此总因因 pA =1/3pB(pC,0=0且且pA,0=1/3 pB,0）,3、 一定一定T、V下，反应下，反应A(g) B(g) + D(g)当当pA,0 =100kPa时，反应的半衰期时，反应的半衰期t1/2 = 25min; 当当pA,0 =200kPa时，反应

3、的半衰期时，反应的半衰期t1/2 = 50min。此反应的级数此反应的级数n =( ),反应的速率系数反应的速率系数k= （ ）。）。解：由题给数据可知，在一定解：由题给数据可知，在一定T、V下，反应的半衰期与下，反应的半衰期与反应物的初始压力成正比，此反应必为零级反应，故反应物的初始压力成正比，此反应必为零级反应，故n=0,k=p A,0/2t 1/2=100kPa/2 25S=2.0kPa.S-14、 在一定温度下，液相反应在一定温度下，液相反应 A + B D 的速率的速率系数系数kA=42.5 min-1 ，则则CA从从2.0mol.dm-3变到变到0.50mol.dm-3所需的时间为

4、所需的时间为t1 ，从从0.40mol.dm-3变到变到0.10mol.dm-3所需的时间为所需的时间为t2 ，则两者则两者t2/ t1=（ ）。）。解：由题给解：由题给k的单位可知，为一级反应，的单位可知，为一级反应，kt=ln(c0/c)t2/t1=ln(0.4/0.1)/ln(2.0/0.5)=ln4/ln4=15、已知某反应的反应物无论其起始浓度、已知某反应的反应物无论其起始浓度CA，0为多少，为多少，反应掉反应掉CA，0的的2/3时所需的时间相同，所以该反应为时所需的时间相同，所以该反应为（ ） 级反应。级反应。一6、温度为、温度为500K时，某理想气体恒容反应的速率系数时，某理想气

5、体恒容反应的速率系数kC=20mol-1.dm3.S-1.若改用压力表示反应时，则反应的速率若改用压力表示反应时，则反应的速率系数系数kp=( ) 。解：由解：由kc的单位，此反应为二级反应，的单位，此反应为二级反应，n=2kp=kc(RT)1-n=kc/RT=4.81 10-6Pa-1.s-17、2B D和和 2A C 两反应均为二级反应，而且两反应均为二级反应，而且k=A exp(-Ea/RT)公式中的指前因子公式中的指前因子A相同。已知在相同。已知在100oC下，下，反应（反应（1）的）的k1 =0.10 dm-3.mol-1.S-1,而两反应的活化能之而两反应的活化能之差差Ea,1 E

6、 a,2 =15000J.mol-1,那么反应（那么反应（2）在该温度下的）在该温度下的速率系数速率系数k2=（ ）（）（填入具体数值）填入具体数值）解：根据解：根据k1=Ae-E a,1/RT和和k2=Ae-E a,2/RT两式相比得两式相比得k1/k2= e-E a,1 + -E a,2 /RT,得得k2=12.58dm3.mol-1.s-18、反应机理为、反应机理为 A Bk1k-1tcAcB则此反应的速率方程则此反应的速率方程 -d cB/dt = ( )。k1cA-k-1 cB9、恒温、恒容理想气体反应的机理为、恒温、恒容理想气体反应的机理为A(g)D(g)B(g)k1k2反应开始时

7、只有反应开始时只有A(g)，任意时刻任意时刻t时，时，A、B、D的物质的物质的量浓度分别为的量浓度分别为cA、cB和和cD。则反应物则反应物A(g)消耗的速率消耗的速率可表示为可表示为- dcA/dt =( ).(k1 +k2)cA10、 催化剂能够大大缩短化学反应达到化学平衡的时间，催化剂能够大大缩短化学反应达到化学平衡的时间，而不能改变化学反应的（而不能改变化学反应的（ ）。）。平衡状态平衡状态11、 某对行反应某对行反应A + B C + D,当加入催化剂后其当加入催化剂后其正、逆反应的速率常数分别从正、逆反应的速率常数分别从k1，k-1 变为变为k1和和k-1 ，测得测得k1=3 k1

8、 那么那么k-1=（ ）k-1。k1k-13二、选择题二、选择题1、在、在T 、V恒定的条件下，基元反应恒定的条件下，基元反应A(g) + B (g) D(g) 则此反应为则此反应为( ) 分子反应，分子反应，若初始浓度若初始浓度cA,0 cB,0,即在反应过程中物质即在反应过程中物质A大量过大量过剩，其反应掉的物质的量浓度与剩，其反应掉的物质的量浓度与cA,0相比较，完全可相比较，完全可以忽略不计。则此反应的级数以忽略不计。则此反应的级数n=( ).(A)2,2； （B）1,2 ; (C) 2,1 ; (D) 1,1C2、在指定条件下，任一基元反应的反应分子数与反应级、在指定条件下，任一基元

9、反应的反应分子数与反应级数之间的关系是（数之间的关系是（ ）。）。(A)反应级数等于反应分子数；反应级数等于反应分子数；（B）反应级数小于反应分子数；反应级数小于反应分子数；（C）反应级数大于反应分子数；反应级数大于反应分子数；(D) 反应级数等于或小于反应分子数反应级数等于或小于反应分子数D3. 基元反应的分子数是个微观的概念，其值（基元反应的分子数是个微观的概念，其值（ ）。）。(A) 可为可为0、1、2、3；(B) 只能是只能是1、2、3这三个正整数；这三个正整数；(B) 也可是小于也可是小于1的数值；（的数值；（D）可正，可负，可为零可正，可负，可为零B(A) 零级零级 ；（；（B）

10、一级；一级； （C）3/2级；级； (D) 二级二级 。4、反应、反应A B，若开始时若开始时cB,0=0,A的其始浓度为的其始浓度为cA,0，当反应物完全转化为当反应物完全转化为B时，需时为时，需时为t，而反应掉而反应掉A的其始的其始浓度浓度cA,0的一半时，所需的时间为的一半时，所需的时间为t1/2，测得测得t/t1/2=2，则则此反应的级数为（此反应的级数为（ ）。）。A5、在化学动力学中，质量作用定律（、在化学动力学中，质量作用定律（ ）(A)适用任一恒温反应；（适用任一恒温反应；（B）只适用于理想气体恒温反应；只适用于理想气体恒温反应；(C)只适用于基元反应；只适用于基元反应；(D)

11、 只适用于恒温、恒容化学反应。只适用于恒温、恒容化学反应。C(A) 2 ; (B) 2/3; (C) 3/2 ; (D) 3 6、反应、反应2A 3B ,其速率方程可表示为其速率方程可表示为-dcA/dt = kAcA2cB-1或或dcB/dt = kBcA2cB-1, 则两者的速率常数之比，即则两者的速率常数之比，即kA/kB=（ ）。）。B（A） 零级反应零级反应 ；（；（B） 一级反应；（一级反应；（C）二级反应；二级反应； （D）0.5级反应级反应 7、25oC时，气相反应时，气相反应 2A(g) C(g) + D(g) ,反应前反应前A(g)的物质的量浓度为的物质的量浓度为 cA,0

12、，速率常数为速率常数为kA ，此反应进行完此反应进行完全（即全（即 cA=0）所需的时间是有限的，用符号所需的时间是有限的，用符号t 表示，而表示，而且且t =c A,0 /kA, 则此反应必为（则此反应必为（ ）。）。A因为因为c A,0-c A=kAt,当当c A=0时，时，t=t = c A,0/kA(A) B的生成速率小于的生成速率小于B的消耗速率；的消耗速率；(B) B的生成速的生成速率等于率等于B的消耗速率；的消耗速率；(C) B的生成速率大于的生成速率大于B的消耗速的消耗速率；率；(D) 因条件不足，无法肯定因条件不足，无法肯定 。8、连串反应、连串反应A B C ,实验测得实验

13、测得B为非常活泼的中间产物，为非常活泼的中间产物，当反应稳定后，则（当反应稳定后，则（ ）。）。B(A) 可能小与可能小与2； （B） 必然为必然为1； (C) 可能大可能大与与2 ；（；（D）必然为必然为2 .9、基元反应、基元反应 2A B , 为双分子反应，此反应的为双分子反应，此反应的级数（级数（ ）D10、某放射性同位素的蜕变反应为一级反应，已知其半、某放射性同位素的蜕变反应为一级反应，已知其半衰期衰期t1/2=6d,则经过则经过18d后，所剩的同位素的物质的量后，所剩的同位素的物质的量n，与原来同位素的物质的量与原来同位素的物质的量n0的关系为（的关系为（ ）。）。(A) n=n0

14、/3 ; (B) n=n0/4 ; (C) n=n0/16 ; (D) n= n0/8D解：一级反应解：一级反应kt 1/2=ln2 3 kt =ln(c0/c)=ln(n0/n)=3ln2=ln23所以所以 n0/n=23=8 ,n=n0/811、 平行反应平行反应已知反应（已知反应（1）的活化能）的活化能Ea,1=80kJ.mol-1,反应（反应（2）的活化能）的活化能Ea,2=40kJ.mol-1，为有利于产物为有利于产物B(g)的生成。应当采取的生成。应当采取（ ）的方法。）的方法。(A) 恒温反应；恒温反应； （B） 升高反应温度；升高反应温度； （C） 降低反应温降低反应温度；（度

15、；（D） 将副产物将副产物D(g)及时排除反应器及时排除反应器（2） （1） B(g), 产物产物 D(g) ,副产物副产物A(g)B一、一、 简答题简答题 1、零级反应有哪些特征？一级反应有哪些特征？、零级反应有哪些特征？一级反应有哪些特征？零级反应的动力学特征零级反应的动力学特征:零级反应的零级反应的kA的单位：的单位：c t-1零级反应的半衰期零级反应的半衰期t12与反应物与反应物A的初始浓度的初始浓度cA,0成成正比，而与正比，而与kA成反比成反比以以 cAt作图为一直线，直线的斜率为作图为一直线，直线的斜率为kA。一级反应的动力学特征一级反应的动力学特征一级反应的一级反应的kA的单位

16、：的单位：t-1。一级反应的半衰期一级反应的半衰期t12与与kA成反比，而与反应物成反比，而与反应物A的初始的初始浓度浓度cA,0无关。无关。以以lncAt作图为一直线，直线的斜率为作图为一直线，直线的斜率为kA。2、反应速率方程、反应速率方程 dcA /dt = kA cA2的二级反应有哪些特征？的二级反应有哪些特征？ 二级反应的二级反应的kA的单位：的单位：c-1 t-1。只有一种反应物的二级反应的半衰期只有一种反应物的二级反应的半衰期t12与反应物与反应物A的初始浓度的初始浓度cA,0和和kA成反比。成反比。以以1cAt作图为一直线，直线的斜率为作图为一直线，直线的斜率为kA。3、对行反

17、应和平行反应各有什么特点？、对行反应和平行反应各有什么特点？对行反应的特点对行反应的特点1.净速率等于正、逆反应速率之差值净速率等于正、逆反应速率之差值2.达到平衡时，反应净速率等于零达到平衡时，反应净速率等于零3.正、逆速率系数之比等于平衡常数正、逆速率系数之比等于平衡常数Kyy=k1/k-14.在在ct图上，达到平衡后，反应物和产物的浓度不再图上，达到平衡后，反应物和产物的浓度不再随时间而改变随时间而改变,趋近于平衡浓度趋近于平衡浓度（3）平行反应的特点）平行反应的特点1.平行反应的总速率等于各平行反应速率之和平行反应的总速率等于各平行反应速率之和2.速率方程的微分式和积分式与同级的简单反

18、应的速率速率方程的微分式和积分式与同级的简单反应的速率方程相似，只是速率系数为各个反应速率系数的和。方程相似，只是速率系数为各个反应速率系数的和。3.当各产物的起始浓度为零时，在任一瞬间，各产物浓度之比等当各产物的起始浓度为零时，在任一瞬间，各产物浓度之比等于速率系数之比，于速率系数之比， 若各平行反应的级数不同，则无此特点。若各平行反应的级数不同，则无此特点。1122kxkx4.用合适的催化剂可以改变某一反应的速率，从而提高用合适的催化剂可以改变某一反应的速率，从而提高主反应产物的产量。主反应产物的产量。5.用改变温度的办法，可以改变产物的相对含量。活化用改变温度的办法，可以改变产物的相对含

19、量。活化能高的反应，速率系数随温度的变化率也大。能高的反应，速率系数随温度的变化率也大。4、对于复杂反应，任一中间产物、对于复杂反应，任一中间产物B在何种条件下才能对在何种条件下才能对其运用稳态近似法处理？其运用稳态近似法处理？解：中间产物解：中间产物B非常活泼，反应能力很强，非常活泼，反应能力很强，cB很小，且满足很小，且满足dcB/dt=0。5、发生爆炸反应的主要原因是什么？、发生爆炸反应的主要原因是什么？热爆炸和支链反应爆炸热爆炸和支链反应爆炸6、催化剂能够加快反应速率的主要原因是什么？、催化剂能够加快反应速率的主要原因是什么？催化剂与反应物生成不稳定的中间化合物，改变了反应催化剂与反应

20、物生成不稳定的中间化合物，改变了反应的途径，降低了反应的活化能。的途径，降低了反应的活化能。1、 50时，时，A物质在溶剂中进行分解反应，反物质在溶剂中进行分解反应，反应应 为一级，初速率为一级，初速率 A0=1.00 10-5moldm-3s-1，1小时后小时后速率速率 A=3.26 10-6moldm-3s-1。试求试求(1)kA ; (2)t ; (3)cA0-14-1AAAA0AA0s10113. 3h1209. 1,lnln ktkcc (2) t = ln2 / kA = 2226 s(3) cA0= A0 / kA = 0.0321mol dm-3解解: (1) A0= kA c

21、A0， A= kA cA ， A0/ A= cA0/cA2、 450时，实验测得气相反应时，实验测得气相反应3A+B2C在在 不同反应物的不同初始压力下的不同反应物的不同初始压力下的初速率数据如下：初速率数据如下：10.640.6655.3235.331.332.6621.331.331.331pB010-2/PapA010-4/Pa实验编号-1B0hPadd tp试求动力学方程式试求动力学方程式 中的中的 、 和和kB 。计算实验计算实验3条件下，条件下，B反应掉一半所需的时间。反应掉一半所需的时间。若已知活化能为若已知活化能为188kJmol-1，试计算实验试计算实验3在在500时的初速率

22、。时的初速率。 BABBddppktp 解解: (1) 242420101033. 11066. 21033. 11033. 133. 533. 1 2 224224301010665. 01032. 51033. 11033. 164.1033. 1 1 -12-11-12-224B012A0101BhPa1065. 5hPa1033. 11033. 133. 1 ppk 解解: (2)BBB2ABBddpkppktp tkppBBB0ln h33. 4h1032. 51065. 52ln2ln2411B21 kt(3) 12a1211lnTTREkk-12-1022-1-21111hPa1

23、025. 4,K15.773hPa1065. 5,K15.723 kTkT1B02A02B0hPa53.80 ppk 3. 反应反应 A B ，340K时完成时完成20%需需3.2分钟，分钟，300K时完成时完成20%需需12分钟，求分钟，求 Ea 。1a12aA1A2molkJ01.28,11lnETTREkk任何反应其速率方程都可以写为：任何反应其速率方程都可以写为：解：解：1 11 1A AA A , ,0 01 11 11 1 ( (1 1) )( (1 1) )n nn nk kt tn nn nc cc c- - -骣骣琪琪琪琪- -= = 琪琪琪琪- -桫桫A A1 1l l n

24、 n ( (n n= = 1 1) )1 1k kt tx x= =- -A2A1A1A2ttkk4. 理想气体反应理想气体反应 2A(g) 2B(g) + D(g) 在恒容容在恒容容器中进行，器中进行，A的半衰期与其初始压力的关系如下的半衰期与其初始压力的关系如下：（1）试确定该反应的级数，并分别求）试确定该反应的级数，并分别求900K和和1000K时的速率系数时的速率系数kA,p, kD,p。（2）若在）若在900 1000K范围内反应的范围内反应的 Ea 不随不随T 变变化，试求化，试求 Ea 。（3）若在）若在1000K反应开始时容器中只有压力为反应开始时容器中只有压力为53.3kPa

25、 的的A存在，试求系统总压达到存在，试求系统总压达到64.0kPa所需要的时间。所需要的时间。. （1） A的的 t 与与 pA0 成反比，故为二级反应。成反比，故为二级反应。-1-18-1-13A021A,sPa1068. 1sPa102 .39152011:K900K900 ptkp-1-111A,D,sPa1039. 821 K900K900 ppkk-1-183A,sPa1083. 9100 .482121:K1000K1000 pk-1-18D,sPa1091. 4K1000 pk-1-1881A,2A,1221A,A,1221amolkJ1 .140molJ)9001068. 11

26、0001083. 9ln900100010009003145. 8(lnln)2(K900K1000K900K1000 RTkRTkTTTRTkkTTTRTEppcc(3) 2A(g) 2B(g) + D(g) t=0 pA0 0 0 t=t pA pA0- -pA (pA0- -pA) AA0AA0AA0A212321pppppppp 总总kPa9 .31kPa)0 .6423 .533(23A0A 总总ppp128s103 .531109 .3111083. 91111338A0AA,K1000 ppktp5： 等容气相反应AY的速率系(常)数k与温度T具有如下关系式：K/962200.2

27、4s/ln1Tk( 1 ) 计算此反应的活化能；( 2 ) 欲使A在10min内转化率达到90%，则反应温度应控制在多少？ 解解：(1)据Arrhenius公式：)s/ln()s/ln(11ARTEka与经验式对比，得Ea=9622K R= 80.0kJmol-1 (2)求T，t=10min，转化率xA=0.913As10838. 311ln1)(xtTkK5 .325K)s/ln(00.2496221kT6 反应A +2 BY 的速率方程为：1.5B5 . 0AAAddccktc（1）cA0 = 0.1moldm3，cB0 = 0.2moldm3，300K下反应20s后cA= 0.01 mo

28、ldm3，问再反应20s后cA=？（2） 反应物的初始浓度同上，定温400K下反应20s后cA=0.003918moldm3，求活化能。解解：BABA0,B0A,/ccvvcc2A5 . 15 . 1A0.5AA2)2(d/dkcckctc ( 1 ) 130,AAmoldm9011)K300(cctk再继续反应20s, 3;0A,dmmol01. 0 c0,AA11)K300(cctk解得3Admmol00256. 0 c ( 2 )7248. 2) 1 . 0/101. 0/1 () 1 . 0/1003918. 0/1 ()K300()K400()K300()K400(tktkkk 11

29、21212molkJ10lnTkTkTTTRTEa7 反应 A2 + B2 2AB的反应机理为： B 2 2B ； 2B B 2 ； A2 + 2B 2AB 试分别用平衡态处理法与稳定态处理法导出总反应的动力学方程式 。1k1k2k解解：按平衡态处理法，11B2B2kkccB112B ckkc； 222ddBA112B11A22BA2AB222。cckkkckkckccktc 按稳定态处理法，tcddB=2 k1 cB22k1cB22k2 cA2cB2=0 ； 2222222A21BA21A21B1A22A2AB222ddckkcckkckkckckccktcB22A21B12BckkckcB

30、Ackc试确定动力学方程式 中的反应级数，及速率系(常)数k。8. 500 K时测得反应aA(g)+bB(g) yY(g)+zZ(g)的初始速率0与反应物A,B的初始浓度cA,0, cB,0之间的关系如下：cA,0103/moldm3 1.60 3.20 3.20cB,0103/moldm3 3.20 3.20 6.520106/moldm3min1 8.4 33.7 69.0 解解：0,B0,A0ckc由第1,第2组数据， 20. 360. 17 .334 . 8,20,A10,A2010cc =2.2 由第2,第3组数据，,51. 620. 30 .697 .33,30,B20,B3020

31、cc 解得： =2 .005， =1.01 则 =2， =1 0,B20,A00,B0,A0cccck 由第1组数据，得 k=1.03103 dm6mol2min1 由第2组数据，得 k=1.03103 dm6mol2min1 由第3组数据，得 k=1.04103 dm6mol2min1 故 =1.03103 dm6mol2min1。9. 在定温定容下测得气相反应A+3B2Y的速率方程为：2BAAAddppktp 。在720K时，当反应物初始压力pA,0=1333Pa，pB,0=3999Pa时测出得用总压力表示的初始反应速率为： 。总10minPa200ddttp（1） 试求上述条件下反应的初始反应速率，0A)dd(ttpkA及气体B反应掉一半所需的时间； 解解：（1） A + 3B 2Yt=0 pA,0 pB,0 0t=t pA pB,0-3(pA,0 -pA) 2(pA,0 -pA) A0,A0,B2pppp总 tptpAdd2dd总 则 10minPa100ddtAtp1292B,00,A0,AA,minPa1069. 4ppkp31BABA