第九章化动力学

1、第九章化学动力学题1反应2At P是二级反应，A消耗1/3的时间和消耗掉 2/3的时间相差9秒，求反 应半衰期。题2已知A和B之间发生的反应为二级反应，反应速率系数k与温度T具有关系3!7284.4In(k/dm3 mol 1 min )27.383T /K 计算该反应的活化能。 在283K时，若A和B的初始浓度均为 0.006 mol dm-3，求反应的半衰期。U0 = 1.00 X0-5 mol dm-3 s-1, 1题3某液相反应在温度 T时为一级反应，已知初始速率 小时后的速率为3.26 XI0-6 mol dm-3 s-1。试求速率系数kT = ?反应的半衰期t1/2 = ?初始浓度

2、C0 = ?题4氧乙烯的热分解为一级反应，在378C半衰期为363min，在480C半衰期为262min ,求378 C和480 C分解75%所需的时间及活化能。题5今有气相反应2A(g) t 2B(g)+C(g)，已知此反应的半衰期与反应物A(g)的起始压力成反比。实验测得：在温度 900K时，反应物A的起始压力为39.20kPa，所对应的半衰 期t1/2(900K)为1520s;温度为1000K时，反应物 A的起始压力为 48.00kPa时，半衰期t”2 (1000K)为 212s。计算上述反应在 900K与1000K下的速率系数k。在1000K下，将反应物A(g)放入抽空的密闭容器中，起

3、始压力为53.33kPa,试求当系统总压达64.00kPa时所需的时间。在某温度T下，将反应物A(g)放入抽空的密闭容器中，起始压力为53.33kPa,当系统总压达64.00kPa时所需的时间为100s，求此反应温度为多少度？题6反应2A+B2T2AB的速率方程为:dCABdtkCA CB2假定反应机理为：A+B2 k1,E1 AB+BA+Bk2,E2 AB2B k3,E3 B2并假定：k2k1 k3dcB21 dCAB(1) 请按上述机理，引入合理近似后，导出速率方程；并证明dt 2 dt(2) 导出表观活化能 Ea与各元反应活化能的关系；(3) 假定表观活化能为114.86kJ?mol-1

4、,并已知600K时，当反应物的初始浓度Ca,o =2.00mol?dm-3； c(B2)o=1.OO 10-4mol?dm3，测得 B?的半衰期为 3.00min，请计算在 400K，当CA,o=0.400mol?dm-3, c(B2)o=0.200mol?dm-3,使 B2 转化百万分之一需多少时间？1.题解:对二级反应k 2aXa1 XaA消耗掉1/3的时间k 2a1/311/32 k2aA消耗掉2/3的时间t2/3k 2a2/312/32丄k2a由题意得t2/3t2/3(22 k 2a2 k 2a9s所以t1 /26sk 2aEa = 7284.4K8.314 J mol-1 K-1 =

5、 60.562 kJ(2)In(k/dm3 mol 1 min 1)7284.4 27.383283k (283K)= 5.171 dm-3 mol-1 mi n-112.题解:mol-11.643所以t1/23.题解:131 32.23mink 2a5.171dm 3 mol-1 min 0.006mol dm -由一级反应速率方程 ut= kT ct知：初始速率uo = 1.00 W-5mol dm-3 s-1 = kT co1小时后的速率ut = 3.26 10-6mol dm-3 s-1 = kT ct(b)由式(a), (b)联立:CtCo虫 0.326Uo答案kTt得：kT = 3

6、.11 10-4s-1,ct又 t = 1h = 3600s，由一1C0|n Q t1/22.229 103skT0.03215mol dmln 2(1/2 ) 14.题解:因为对一级反应11 / 2，所以kA(t1/2 )2(t 1/ 2 ) 1kA ,2InInEa11(t1/2)2k A,1RT1T2 将kT =3.11 X0-4s-1代入式(a)得：初始浓度c0Uo kT于是有将(t1/2)1 = 363min , T1 = 651K ; ( 2)2 = 262min , T2 = 753K 代入上式得 Ea=13.028kJ mol-1。900K 时，k(900K)=kpA,0在37

7、8C分解75%所需的时间为 2X363min =726min ;在480C分解75%所需的时间2 X262 min = 524min 。5.题解:根据题给条件，反应为二级反应，故鮎/21.68 氷0-5 kPa-1 s-1； 1000K 时，k(1000K)=9.83 X10-5kPa-1 s-1。0px/22A(g) t 2B(g) + C(g) t = 0 时：pA,00t = t 时：pA,0 - pxpxpA,0 = 53.33kPaP 总=(pA,0 - px) + px + px/2 = pA,0 +px/2则有 px = 2 (p 总-53.33 kPa) =21.34kPa而P

8、a = ( pA,0 - px) =(53.33-21.34)kPa =31.99kPa。在 1000K 下，ktpA,0pAPa,0 Pa k首先求活化能1 1kfr) WPa1，则pA,053.33kPa31.99kPa53.33kPa 31.99kPa 9.83 10 5kPaEa与k(T):因为是二级反应,再根据阿仑尼乌斯方程：有”烷所以有1.25127.25s10 4 kPa 1 s 1丄)，代入数值;T1511l 9.83 10 kPa sEa.11、511111.68 10 kPa s8.314J molK1000K900K解得：Ea =132.20kJ mol-1。再由ln k

9、(T)Ea1)k(1000K)R TT1即ln41.25 10 4kPa1 1 s132200J mol 1(159.83 10 kPa1 1 s1 18.314J molK(TT = 1015K。11000K)，得6题解:dcABk1 CA CB2k 2CA CB(1) dtdCBk1CA cb22dtk2 CACB2k3CB因 k2k1，对dcBB应用稳态近似法B0，故由式(b)得dtk1 CA CB2k2CA CB22k3CB0因k2ki, B为活泼中间物,(b)(c)cb应很小，又因k2kik3，式(c)最后一项可略去，则将(d)代入(a)得其中k1 CACB2 dCAB ,dt k

10、= 2k1 dCB2k 2CA CB2k1CA cB2dt同理，因Cb小，且k1k3，dCB2dtk1 CA CB2kCA CB2k3CB上式右端第二项略去，则k1 CA CB2比较式(e)与(h)得到d CB21 d Cab(2)由式(f )，dt dln k dT2 dtdin k1dT旦RT2所以Ea = E1。(d)(e)(f )(g)(h)(j)(k)dCB2-k1 CaCb2dtklCA,0CB2，则对B2为假一级反应。所以t1/2ki(600K)由式(k): EakA,1kA,2再由InE1Ealn2。k1 CA,0ln2t1 /2CA,0114.86kJIn 23.00min 2.000mol dm 31min1310.1155mol dm minIn,1 1、()求 k1(400K)，即R T 2T1k1(400K)(114.86 103J mol1) (400K600K)解之得当 CA,00.1155mol 1 dm3 mink1(400K)1.155 102cB2 ,0，则Cb2Cb2,0B26 .3dm12 (ca ,0 Ca )(8.314J mol 1K 1) 600K 400K