化学计量的相关计算及化学反应动力学考题及答案

化学计量的相关计算物质的量摩尔质量一、物质的量 （一）物质的量（n）1．定义：表示含有一定数目微观粒子的集合体的一个物理量2．单位:摩尔（简称“摩”），符号：mol▲把含有６.02×1023个粒子的任何粒子集体计量定为１摩尔▲物质的量与微观粒子数之间成正比：n１／n２＝Ｎ１／Ｎ２3．使用物质的量应注意事项：①物质的量这四个字是一个整体，是专用名词,不得简化或增添任何字。②物质的量只能描述分子、原子、离子、中子、质子等微观粒子，不能描述宏观物质，用摩尔为单位表示某物质的物质的量时，必须指明物质微粒的名称、符号或化学式。如：1molH、1molH＋、1molH2，不能用“1mol氢”这样含糊无意义的表示。③物质的量计量的是粒子的集合体，不是单个粒子，物质的量的数值可以是整数，也可以是小数。（二）阿伏加德罗常数（NA）事实证明,1mol粒子集体所含的粒子数与0.012g12C所含的碳原子数相同，约为6.02×1023。国际上把1mol任何粒子集体所含的粒子数叫做阿伏伽德罗常数。（12C是指原子核内有6个质子和6个中子的碳原子。）1.阿伏加德罗常数（1）含义：科学上规定把0.012kg12C中所含有的碳原子数叫做阿伏加德罗常数。（2）符号：NA（3）单位：mol－1(4)近似值：6.02×1023mol－1（5）物质的量（n），阿伏加德罗常数（NA）与粒子数（N）三者之间关系：n=N/ＮＡ。（三）物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数间的关系粒子数(N)、物质的量(n)和质量(m)之间的关系：【例题】在0.5molO2中含有的氧原子数目是多少？随堂练习：1．1molC中约含有个碳原子2．0.3molH2SO4含有个硫酸分子3．1.204×1024个H2O2分子的物质的量为。4．1molNa2CO3中约含有___molNa+、___molCO32-离子，共含有离子的个数为__________个。二、摩尔质量1．定义：单位物质的量的物质所具有的质量2．符号：符号：Ｍ单位：g／mol或g·mol－１3．含义：某物质的摩尔质量在数值上等于该物质的相对分子质量或相对原子质量。4．公式：m（g)＝n(mol)·Ｍ(g/mol)n＝m／Ｍ自我检测1．下列说法中正确的是（）A．摩尔是表示原子、分子、离子的个数的单位B．摩尔既表示物质中所含的离子数，又表示物质质量的单位C．摩尔是物质的量的单位，用“mol”表示D．摩尔质量的单位是克/摩，用“g/mol”表示2．下列物质中所含氢原子数最多的是（）A.2molCH4B.3molNH3C.4molH2OD.6molHCl3．下列说法中正确的是（）A．2molCH4的质量和氧气的摩尔质量都是32gB.1mol任何气体中都含有相同的原子数C．1molNaCl含有6.02×1023个微粒D.H3PO4的摩尔质量是98.0g/mol4．O2、SO2、SO3三者的质量之比为2：4：5，它们的物质的量之比为（）A.2：4：5B.1：2：3C.1：1：1D.2：2：35．NA表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是（）A.NA个氢气分子与NA个氧气分子的质量比为1：1B.NA个水分子的质量与水的摩尔质量在数值上相等C.16g氧气中含有的氧气分子数为NAD.44gCO2与28gCO所含有的分子数均为NA6．下列说法中不正确的是（）A．Na的摩尔质量为23gB.Na的摩尔质量为23C．Na的摩尔质量为23g·mol—1D.Na的摩尔质量为2.3×10—2kg·mol—17.含有不同氧原子数的两种物质是（）A.质量比为2：1的SO2和O2B.9g水和22gCO2C.12gNO和9.8gH2SO4D.物质的量相同的H2SO4和H3PO48.49gH2SO4的物质的量是。1.5molH2SO4的质量是，其中含有molH，含有gO。9.0.8molCO2和0.8molCO中含有碳原子的物质的量之比为，含有氧元素的质量之比为，两物质中含有电子的物质的量之比为。10.1.5molH2SO4的质量是。其中含有molO,molH,其质量分别为和。11.0.01mol某物质的质量为1.08g，此物质的摩尔质量为。12.下列说法正确的是（）A.71g氯相当于2mol氯B.每摩尔物质中含有6.02×1023个原子C.阿伏加德罗常数为12g12C所含的碳原子数D.1molKClO3中含有3mol氧元素13.如果1g水中含有m个氢原子，则阿伏加德罗常数是（）A.B.9mC.2mD.18m14.下列说法正确的是（）A.氮原子的质量就是氮的相对原子质量B.氢氧化钠的摩尔质量是40gC.1molH2SO4中含有1molH2D.氩气的摩尔质量在数值上等于它的相对原子质量15.0．8g某物质含有3.01*1022个分子，该物质的式量约为（）A.8B.16C.64D.16016.与22gCO2所含分子数相等的水的质量为（）A.44gB.22gC.18gD.9g 17.28%的KOH溶液中，平均多少个水分子溶有一个OH-（）A.6B.8C.10D.2818.能电离出的Cl-数目与2molNaCl电离出的Cl-数目相同的是（）A.1molMgCl2B.2molKClO3C.1molAlCl3D.1.5molCaCl219.有98g纯H2SO4和纯H3PO4的混酸，其中含氧64g，则混酸中H2SO4和H3PO4的物质的量之比为（）A.1：1B.2：3C.3：2D.任意比20.由FeO、Fe2O3、Fe3O4组成的混合物，测得铁与氧元素的质量比为21：8，则这种混合物中FeO、Fe2O3、Fe3O4的物质的量之比可能是（）A.1：2：1B.2：1：1C.1：1：1D.1：2：321.2.16gX2O5中含有0.1mol氧原子，则XA.21.6B.28C.31D.1422.V2O3和V2O5按不同物质的量之比混合可按化学计量系数完全反应，今欲制备V8O17，则V2O3和V2O5的物质的量之比为（）A.1：2B.2：1C.3：5D.5：323.如果mg氨气由a个原子构成，则2mg硫化氢中含有的分子数为（用含a的代数式表示）。24.0.5mol氯酸钾所含氯原子数与__g氯化钙中所含氯离子数相同，所含氧原子数与g水中所含氧原子数相同。25.24.5gH2SO4的物质的量为，其中含molS，含gH，含个O。当它溶于水完全电离时，可产生____molH+和molSO42-。26.0.2mol的单质Ax和1.2molB2完全反应，生成0.8mol的AB3，则单质Ax的化学式是。27．71gNa2SO4中含有的Na+和SO42-的物质的量多少？28．24.5gH2SO4的物质的量是多少？1.50molNaCO3的质量是多少？29．等质量的下列物质中，所含分子数最少的是（）A.Cl2B.HClC.NH3D.H2SO430．1gH2O中含有a个氢原子，则阿伏加德罗常数为（）A.(a/9)mol-1B.9amol-1C.2amol-1D.amol-131．用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是()。A．1molO2比1molN2的质子数多NAB．2g氢气中含有的原子数为NAC．3.01×1023个氮分子中含有的原子数为NAD．17g氨气中含有的电子数为10NA32.用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法中错误的是()A.1molOH－含10NA个电子B.18g水中所含的电子数为8NAC.1molH2O分子的质量与NA个H2O分子的质量相等D.1molH2SO4分子约含有1.204×1024个H原子33.19.6gH2SO4中氧元素的质量_________________34.含有1.5*1022个分子，其质量为2.7g，求分子质量？35.多少克H2SO4所含的分子数与3.6克10%盐酸所含溶质的分子数相等？36.0.2molKClO3中所含的Cl原子数与多少克CaCl2中所含的Cl-离子数相等？气体摩尔体积气体摩尔体积（一）1．单位物质的量的气体所占的体积，就叫作气体摩尔体积。符号：Vm单位：L/mol2．在标准状况下，任何气体的摩尔体积都约为22.4L/mol在0℃、101KP时，1mol任何气体的体积都约为22.4L。我们将0℃、101KP称为标准状况。在标准状况下，1mol任何气体所占的体积都约为22.4L。3．Vm=V/n（单位：L/mol）【注意】（1）气体摩尔体积仅仅是针对气体而言（2）气体在不同状况下的气体摩尔体积是不同的，在标准状况下的气体摩尔体积约为22.4L/mol（3）同温同压下，气体的体积只与气体的分子数目，而与气体分子的种类无关。阿伏伽德罗定律及其推论1.阿伏加德罗定律：在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。即同温同压下：2．相关推论：（1）在同温同压下，相同体积的气体质量比等于摩尔质量比，（相对分子质量），即:（2）在同温同压下，两种不同的气体的密度比等于摩尔质量（相对分子质量）比:(“D”为气体1对气体2的相对密度）（3）在同温同压下，等质量的两种气体的体积比与摩尔质量成反比:（4）在同温同体积下，两种不同气体的压强比等于物质的量之比：专题：混合气体平均相对分子质量的几种求法【例题1】在标准状况下,由10gCO和CO2组成的混合气体的体积为6.72L,则此混合气体中CO和CO2的分子个数之比为多少？【例题2】由CO2、H2和CO组成的混合气体在同温同压下与氮气的密度相同。则该混合气体中CO2、H2和CO的体积比为（）A．29∶8∶13B．22∶1∶14C．13∶8∶29D．26∶16∶57随堂练习一：1．已知空气的平均摩尔质量为29g/mol，在同温同压下，某气体R对空气的相对密度为2，该气体的相对分子质量为：____________由CO2、H2和CO组成的混合气体在同温同压下与氮气的密度相同，则该混合气体中CO2、H2的体积比为多少？自我检测1．下列关于物质的量表示正确的是（）A、1mol氢B、2mol分子C、3mol氧原子D、4molH22．下列说法正确的是（）A、氮原子的质量在数值上等于它的摩尔质量B、NaOH的摩尔质量是40gC、氩气的摩尔质量在数值上等于它的相对原子质量D、CaCO3的摩尔质量是100Kg/mol3．0.5molO3中含有的O3数目是______________，含有的O原子数目是______________，含有的质子数目是______________。4．等质量的下列物质中所含有原子数目最少的是（）A、Cl2B、HClC、NH3D、H2SO45．下列说法中正确的是（）A、1molO2和1molN2所占的体积都约为22.4LB、H2的气体摩尔体积约为22.4LC、在标准状况下，1molH2和1molH2O所占的体积都约为22.4LD、在标准状况下，22.4L由N2、N2O组成的混合气体中所含有的氮原子的物质的量约为2mol6．相同状况下，下列气体所占体积最大的是…………（）A．3gH2B．16gO2C．32gH2SD．80gSO37．下列各物质所含原子数目，按由大到小顺序排列的是……………（）①0.5molNH3②标准状况下22.4LHe③4℃9mL水④0.2molH3PO4A．①④③②B．④③②①C．②③④①D．①④③②8．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是………………（）A．含有NA个氦原子的氦气在标准状况下的体积约为11.2LB．25℃，1.01×105Pa，64gSO2中含有的原子数为3NAC．在常温常压下，11.2LCl2含有的分子数为0.5NAD．标准状况下，11.2LH2O含有的分子数为0.5NA9．等物质的量的氢气和氦气一定具有相等的………………（）A．原子数B．体积C．质子数D．质量10．下列说法正确的是……………………（）A．标准状况下气体摩尔体积为22.4LB．非标准状况下，1mol任何气体的体积不可能为22.4LC．标准状况下22.4L任何物质都含有约6.02×1023个分子D．1molH2和O2的混合气体在标准状况下的体积约为22.4L11．在相同状况下，两种物质的量相同的气体必然具有………………（）A．体积均为22.4LB．相同的体积C．相同的原子数目D．相同的质量12．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是………………（）A．标准状况下，1L水所含分子数为1/22.4NAB．在常温常压下，11.2升氯气含有的分子数为0.5NAC．在标准状况下，0.5NA个氯气分子所占体积是11.2LD．在25℃，压强为1.01×105Pa时,11.2升氮气所含的原子数目为NA13．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是………………（）A．在常温常压下，11.2升氧气所含的原子数目为NAB．常温常压下，0.5NA甲烷所占有的体积大于11.2LC．常温常压下，1mol氦气含有的核外电子数为2NAD．同温同压时,相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同14．在标准状况下①6.72LCH4②3.01×1023个HCl分子③13.6gH2S④0.2molNH3,下列对这四种气体的关系从大到小表达正确的是…………（）a．体积②＞③＞①＞④b．密度②＞③＞④＞①c．质量②＞③＞①＞④d．氢原子个数①＞③＞④＞②A．abcB．bcdC．cbaD．abcd15．在标准状况下，10克CO和CO2组成的混合气体，其体积为6.72L，则混合气体中，CO和CO2的物质的量之比为……………（）Ａ．2∶1Ｂ．1∶2Ｃ．2∶3Ｄ．3∶216、N2、CO2、SO2三种气体的质量比为7：11：16时，它们的分子个数比为___________；物质的量之比为___________；同温同压下体积比为___________。17、在相同条件下，两种物质的量相同的气体必然（）A、体积均为22.4LB、具有相同的体积C、是双原子分子D、具有相同的原子数目18．在标准状况下，空气中N2和O2的体积比约为4：1，则N2和O2物质的量之比为，空气的密度约为。19．4℃时，22.4L水的质量是（）A.22.4gB.2.24×104gC.18gD.1.8×104g20．下列有关同温同压条件下相同质量的CO和NO的叙述中，正确的是（）A．体积相同B.CO小于NO的体积C.密度相同D.CO小于NO的密度21．同温同压下，同体积的甲、乙两种气体的质量之比为11：8，乙气体为O2，则甲气体是（）A.CO2B.H2C.COD.O322．在273℃和1.01×105Pa条件下，将1.40g氮气，1.60g氧气和4.00g氩气混合，该混合气体的体积是（）A.3.36LB.6.72LC.8.96LD.4.48L23、在标准状况下，氧气的密度为ρg/L，则氢气的密度为（）A.ρg/LB.0.25ρg/LC.0.125ρg/LD.0.0625ρg/L24．有一空瓶的质量为W1g,该瓶充入氧气后质量为W2g，相同条件下充入某单质气体，其质量为W3g，则此单质气体的摩尔质量为（）A.32（W3－W1）/（W2－W1）B.32（W2－W1）/（W3－W1）C.32（W3－W1）/（W2－W1）g/molD.32（W2－W1）/（W3－W1）g/mol25．实验测得CO和氧气的混合气体密度是氢气的14.5倍，可知其中CO的质量分数为（）A.25.0℅B.27.6℅C.72.4℅D.75.0℅26、在标准状况下有mg气体A与ng气体B的分子数相同，下列说法不正确的是（）A.两种气体A、B的相对分子质量之比为m:nB.同质量气体A与B的分子数之比为n:mC.同温同压下，A、B两气体的密度之比为n:mD.相同状况下，同体积A、B两气体的质量之比为m:n27．在标准状况下，将1.40g氮气、1.60g氧气和4.00g氩气混合，该混合气体的体积为L28．在标准状况下，气体的密度为0.09g/L，B气体的密度为1.43g/L,A的相对分子质量为，B的相对分子质量为。由此可知，相同条件下气体的密度之比，气体的相对分子质量之比。29．（1）在标准状况下，1.12LO2的质量为多少克？含有多少个氧原子？（2）在标准状况下，由H2和O2组成的怀念和气体中，所占的体积分数为25℅，试计算1L该混合气体的质量。30.在同温同压下，两个体积相同的玻璃容器中分别盛满N2、和O2（1）计算容器中N2、和O2的物质的量之比和分子数目之比（2）计算容器中N2、和O2的质量之比。31．（8分）与足量氧气反应生成1.8g水，至少需要标准状况下的氢气多少体积？32.按体积比为1：2：3所组成的N2、O2、CO2混合气体100g，在标准状况下的体积为多少？物质的量浓度一、物质的量浓度1．定义：以单位体积溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量，叫作溶质B的物质的量浓度。符号：CB单位：mol/L或mol．L-1CB=n(B)/V(液)B表示溶液中所含溶质，其不但表示溶液中所含溶质的分子，还可以表示溶液中所含溶质电离出的离子。【随堂练习2】1.把５.85g的ＮaＣl固体溶于水中配成１０Ｌ的溶液，其物质的量浓度是多少？2..如何从一瓶物质的量浓度为１mol／Ｌ的ＮaＯＨ溶液中取出一部分溶液，要求其中含有４g的ＮaＯＨ。3．8克CuSO4可配制成0.2mol/LCuSO4溶液多少毫升？4．29.25克NaCl配成1000mL溶液，其物质的量浓度是多少？二、溶液中溶质的质量分数与物质的量浓度的换算项目物质的量浓度溶质质量分数溶质单位molg溶液单位Lg表达式CB=n(B)/V(液)W=m质/m液*100%溶质的物质的量浓度溶质的质量分数代号c(溶质)ω（溶质）定义单位体积溶液里所含溶质B的物质的量称为B的物质的量浓度溶质的质量分数是溶质质量与溶液质量之比。相似处都是表示溶液中溶质组成的物理量不同处溶质的物理量（及单位）物质的量n（摩尔/mol）质量m（克/g）（千克/kg）溶液的物理量（及单位）体积V（升/L）质量m（克/g）（千克/kg）计算式物质的量浓度（mol/L）＝c（溶质）=溶质的质量分数＝×100％ω（溶质）=100﹪特点体积相同，物质的量浓度相同的不同物质的溶液中，所含溶质的物质的量相同，溶质质量不一定相同（填“相同”“不同”或“不一定相同”）质量相同、溶质质量分数相同的不同物质的溶液中，溶质的质量相同，物质的量不一定相同（填“相同”“不同”或“不一定相同”）联系（换算公式）通过溶液的密度，可以进行物质的量浓度与溶质的质量分数之间的换算：cB=（其中ρ代表密度；ω代表质量分数；M代表摩尔质量）【例题】已知37%的H2SO4溶液的密度为1.28g/cm3求其物质的量浓度？1．CB===1000ρw/M注意单位（密度：g/mL，摩尔质量：g/mol）【随堂练习3】（1）市售浓硫酸中，溶质的质量分数为98%，密度为1.84g/cm3计算市售浓硫酸中H2SO4的物质的量浓度？（2）质量分数为37%的盐酸，密度为1.19g/cm3，求其物质的量浓度？三、饱和溶液物质的量浓度与溶解度的换算关系1.w=s/(100+s)×100%2.C=n/V=1000ρs/M(100+s)小结：（1）溶液的体积不等于溶剂的体积，且不同物质，尤其是不同状态的物质的体积是没有加和性的。（2）溶液的物质的量浓度与所取溶液的体积和质量大小无关。四、以气体为溶质的溶液的物质的量浓度的计算【例题】.将标况下aLHCl溶解于1LH2O得到盐酸的密度为bg/mL,则此盐酸的物质的量浓度为;小结：（1）可从基本公式入手分别找到溶质的物质的量和溶液的体积，利用基本公式求算。（2）不同状态的物质的体积没有加和性，同种状态的物质的体积一般也不能简单相加。（3）此类题溶液的体积一般用溶液的质量除以溶液的密度求得。【随堂练习4】：1.将标准状况下的aL氨气溶于1000g水中，得到氨水的密度为bg·cm－3，则该氨水的物质的量浓度为()A.mol·L－1 B.mol·L－1C.mol·L－1 D.mol·L1五、有关溶液稀释的问题溶液的稀释一般指将浓溶液稀释成稀溶液。溶液在稀释前后，溶剂和溶液的量有变化，而溶质的量没有变.1.m（浓）w（浓）=m（稀）w（稀）C（浓）V（浓）=C（稀）V（稀）【例题1】在50g质量分数为30%的盐酸溶液中加入250g水后，得到的稀盐酸溶液中溶质的质量分数为？【例题2】配制250mL1mol/LHCl溶液，需要12mol/LHCl溶液的体积是多少？【例题3】怎样用密度为1.19g/cm3、HCl质量分数为37%的浓盐酸配制1L、1mol/L的稀盐酸？六．有关溶液中粒子的计算【例题61】下列溶液中硝酸根离子浓度与20mL1mol·L-1Ca(NO3)2溶液中的硝酸根离子浓度相等的是（）A．40mL1mol·L-1的NaNO3溶液B．30mL2mol·L-1的NH4NO3溶液C．60mL1mol·L-1的Cu(NO3)2溶液D．30mL1mol·L-1的Fe(NO3)3溶液【随堂练习5】1．将28.4gNa2SO4溶于水配成250ml溶液，计算溶液中溶质的物质的量浓度，并求出溶液中Na+和SO42-的物质的量浓度？2．今有0.1mol/L的Na2SO4溶液300ml，0.1mol·L－1的MgSO4溶液200ml和0.1mol·L－1的Al2(SO4)3溶液100ml，则这三种溶液中硫酸根离子的物质的量浓度之比是（）A．1：1：1B．3：2：2C．3：2：3D．1：1：七、有关溶液中反应的计算【例题2】中和50mL2mol/LHNO3溶液共用去了NaOH溶液80mL，求此NaOH溶液的物质的量浓度和溶质的质量分数。（NaOH溶液的密度为1.05g/mL）自我检测1.下列数量物质中含有原子数最多的是 （）Ａ.0.4molO2Ｂ.标准状况下5.6LCO2Ｃ.4℃时5.4ml水 Ｄ.10g2.下列叙述正确的是 （）Ａ.在标准状况下，1mol任何物质的体积为22.4LＢ.等物质的量浓度的盐酸和硫酸中，H+的物质的量浓度液相等Ｃ.1molH2和1molHe中，所含的分子数相同、原子数相同，质量也相同Ｄ.体积为6L的O2，其质量可能为8g3.同温同压下，质量相等的SO2和CO2相比较，下列叙述正确的是 （）Ａ.密度比为16:11 Ｂ.密度比为11:16 Ｃ.体积比为16:11 Ｄ.体积比为11:164.nmolN2和nmol14CO相比较，下列叙述正确的是 （）Ａ.在同温同压下体积相同 Ｂ.在同温同压下密度相等Ｃ.在标准状况下质量相等 Ｄ.分子数相等5.同温同压下，气体Ａ与氧气的质量比为1:2，体积比为1:4，气体的相对分子质量是（）Ａ.16 Ｂ.17 Ｃ.44 Ｄ.648.下列各组物质中，其分子数相同的是（）A.1g氢气和8g氧气B.1molCO和22.4LCO2C.标准状况下，1.12L氮气和2.24L氦气D.常温常压下，16g氧气和0.5mol氮气9.在4℃时，100ml水中溶解了22.4LHCl气体（标准状况下测得）后形成溶液。下列说法中正确的是（）Ａ.该溶液的物质的量浓度为10mol·L-1 Ｂ.该溶液物质的量浓度因其密度未知而无法求得Ｃ.该溶液中溶质的质量分数因溶液的密度未知而无法求得Ｄ.所得溶液的体积为22.5L10.将标准状况下的aLHCl(g)溶于1000g水中，得到的盐酸密度是bg·cm3，则该盐酸的物质的量浓度（）Ａ.mol·L-1 Ｂ.mol·L-1 Ｃ.mol·L-1 Ｄ.mol·L-111．将标准状况下，将VLA气体（摩尔质量为Mg/mol）溶于0.1L水中，所得溶液密度为ρg/cm3，则此溶液的物质的量浓度（mol/L）为（）A．B．C．D．100VρM（MV+2240）12.将4gNaOH溶解在10ml水中，再稀释成1L的溶液，从中取出10ml，这10ml溶液的物质的量浓度是（）A.1mol／LB.0.1mol／LC.0。001mol／LD.10mol／L13.将50ml0。5mol／LNaCL溶液加水稀释到250ml，稀释后溶液中NaCL的物质的量浓度为（）A.0．1mol／LB.0。2mol／LC.0。3mol／LD.0。4mol／L14.取100mL0.3mol·L－1和300mL0.25mol·L－1的硫酸注入500mL的容量瓶中，加水稀释至刻度线，该混合溶液中H+的物质的量浓度是()A.0.21mol·L－1 B.0.56mol·L－1C.0.42mol·L－1 D.0.26mol·L－117.在标准状况下，向一质量为100g的密闭容器中充满CO2后，质量为166g，相同条件下，向相同的容器中充满一未知气体，称量得其质量为142g，则该气体可能为（）A.O2B.CH4C.COD.H218.在同温同压下，某瓶充满O2质量为116g，充满CO2质量为122g，充满气体X质量为114g，则X的相对分子质量为（）A.28B.60C.32D.4419.使等体积的ALCL3、CaCL2、NaCL溶液中的CL-完全转化为AgCL沉淀，所用0．1mol／LAgNO3溶液的体积相同，则这三种溶液的物质的量浓度之比为A.1：2：3B.1：1：1C.2：3：6D.6：3：220.相同体积的Na2SO4、MgSO4、Al2(SO4)3溶液分别加入过量的BaCl2溶液，得到沉淀的物质的量之比为1∶1∶3，这三种溶液的物质的量浓度之比为()A.2∶2∶3 B.1∶1∶3 C.1∶1∶1 D.3∶3∶121．密度为0.910g/cm3氨水，质量分数为25.0%，该氨水用等体积的水稀释后，所得溶液的质量分数为（）A．等于13.5%B．大于12.5%C．小于12.5%D．无法确定22.将质量分数为2w，物质的量浓度为c1的H2SO4溶液加水稀释，使质量分数变为w，物质的量浓度变为c2，则c1和c2之间关系正确的是（）A.c1>2c2 B.c2=2c1 C.c1<2c2 D.c1=2c223.用密度为1.32g/cm3的硫酸溶液，逐滴滴入BaCl2溶液中，直到沉淀恰好完全为止。已知所生成的沉淀的质量等于所用硫酸溶液的质量，则硫酸溶液的浓度为（）A．21.9%B.42.1%C.13.5mol/LD.5.67mol/L24.把5％的氢氧化钠溶液蒸发掉32.4g后，溶液变成106ml，溶质的质量分数变为21.2%，则浓缩后氢氧化钠溶液的物质的量浓度为多少？25.把5.6g克Fe放入足量的盐酸中，铁完全反应。计算：（1）5.6gFe的物质的量；（2）参加反应盐酸的物质的量；（3）生成氢气的体积（标准状况）26.在氯化钠和氯化镁的混合溶液中，钠离子和镁离子的物质的量之比为3：2（1）求混合物中两种物质的质量比。（2）如果混合物中共有28mol氯离子，求混合物中氯化钠和氯化镁的质量各是多少？一定物质的量浓度溶液的配制1.操作步骤：①计算②称量③溶解④转移⑤洗涤⑥振荡⑦定容⑧摇匀⑨装瓶2.仪器：容量瓶、量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管3.操作过程中应注意的问题①计算n(NaCl)=c(NaCl)×V[(NaCl(aq)]=1.00mol/L×0.1L=0.1molm(NaCl)=n(NaCl)×M(NaCl)=0.1mol×58.5g/mol=5.85g②称量用托盘天平称取固体溶质的质量或用量筒量取液体溶质的体积。称量时不能将NaCl固体直接放置于托盘上③溶解

将溶质倒入小烧杯,加入适量的水搅拌溶解,冷却至室温.④移液将上述冷却后的溶液转入指定容积的容量瓶，并用蒸馏水洗涤小烧杯和玻璃棒2—3次，将洗涤液一并注入容量瓶。如何将烧杯中的液体转移到容量瓶中？（玻棒引流）容量瓶的使用1．容量瓶的规格常用的有：100ml.250ml.500ml.1000ml配制溶液时，选用和所配溶液体积相等或稍大的容量瓶进行配液．2．使用容量瓶注意事项：（1）使用前检查是否漏水其方法是：往瓶内加水，塞好瓶塞（瓶口和瓶塞要干，且不涂任何油脂等），用食指顶住瓶塞，另一只手托住瓶底把瓶倒立过来，观察瓶塞周围是否有水漏出，如不漏水，把瓶塞旋转180°塞紧，仍把瓶倒立过来，再检查是否漏水，经检查不漏水的容量瓶才能使用。（2）使用前用蒸馏水洗净（3）不准将溶质直接转移入容量瓶加水溶解（4）溶液注入容量瓶前需冷却恢复到室温，这是因为溶质在烧杯内稀释或溶解时常有热效应(如NaOH、H2SO4）。未等溶液冷却就定容，会使浓度偏高。⑤洗涤用蒸馏水洗涤小烧杯和玻璃棒2—3次，将洗涤液一并注入容量瓶。⑦定容在容量瓶中继续加水至距刻度线1—2cm处，改用胶头滴管滴加至刻度（液体凹液面最低处与刻度线相切）。若定容时不小心液面超过了刻度线，怎么办？能用胶头滴管把多余的液体取出吗？（答：必须重新配制）俯视或仰视刻度线对溶液浓度的影响俯视仰视⑧摇匀把定容好的容量瓶瓶塞塞紧，用食指顶住瓶塞，用另一只手的手指托住瓶底，把容量瓶倒转和摇动几次，混合均匀。问：摇匀后发现液面低于刻线，能否补充水？答：不能。因为是部分溶液在润湿容量瓶瓶口磨砂处所致。⑨装瓶容量瓶中不能存放溶液，因此要把配制好的溶液转移到试剂瓶中,贴好标签,注明溶液的名称和浓度。4.配制溶液过程中的误差分析以下操作会引入的误差及出现的实验结果：1.称量产生误差（1）称量时左盘高,右盘低↓（2）称量时称量物放在右盘,而砝码放在左盘（正常：m=砝码+游码；错误：砝码=m+游码）↓（３）量筒量取液体药品时仰视读数↑（４）量筒量取液体药品时俯视读数↓２．溶解、转移、洗涤产生误差（1）溶解过程中有少量液体溅出烧杯↓（2）未洗涤溶解用的玻璃棒和烧杯↓（3）洗涤液未转入容量瓶中而倒入废液缸中↓3．定容误差(1）定容时仰视刻度↓(2）定容时俯视刻度↑(3)定容时液面低于刻度线↑(4）未等溶液冷却就定容↑(5）定容后发现液面高于刻度线后,用滴管吸出少量溶液↓(6)摇匀后发现液面低于刻度再加水↓1）.原容量瓶洗净后未干燥4．均无影响2）.容量瓶中含有少量的水3）.往容量瓶中加水时有少量加到瓶外小结：能引起误差的一些操作因变量cmol/LmV托盘天平1、天平的砝码沾有其他物质或已生锈增大不变偏大2、调整天平零点时，游砝放在了刻度线的右端增大不变偏大3、药品、砝码左右位置颠倒,且使用了游码减小不变偏小4、称量易潮解的物质（如NaOH）时间过长减小不变偏小5、用滤纸称易潮解的物质（如NaOH）减小不变偏小6、溶质含有其它杂质减小不变偏小7.溶质为已风化的物质(如Na2CO3·10H2O)增大不变偏大量筒8、用量筒量取液体时，仰视读数增大不变偏大9、用量筒量取液体时，俯视读数减小不变偏小烧杯及玻璃棒10、溶解前烧杯内有水不变不变无影响11、搅拌时部分液体溅出减小不变偏小12、未洗烧杯和玻璃棒减小不变偏小容量瓶13、未冷却到室温就注入容量瓶定容不变减小偏大14、向容量瓶转移溶液时有少量液体流出减小不变偏小15、定容时，水加多了，用滴管吸出减小不变偏小16、整个过程不摇动不变减小偏大17、定容后，经振荡、摇匀、静置、液面下降再加水不变增大偏小18、定容后，经振荡、摇匀、静置、液面下降不变不变无影响19、定容时，俯视读刻度数不变减小偏大20.定容时，仰视读刻度数不变增大偏小21.配好的溶液转入干净的试剂瓶时，不慎溅出部分溶液不变不变无影响自我检测二1.实验室需用480mL0.1mol/L的硫酸铜溶液，现选取500mL容量瓶进行配制，以下操作正确的是（）A．称取7.68g硫酸铜，加入500mL水B．称取12.0g胆矾配成500mL溶液C．称取8.0g硫酸铜，加入500mL水D．称取12.5g胆矾配成500mL溶液2．在4℃时向100mL水中溶解了22.4LHCl气体（标准状况下测得）后形成的溶液。下列说法中正确的是（）A．该溶液物质的量浓度为10mol·L－1B．该溶液物质的量浓度因溶液的密度未知而无法求得C．该溶液中溶质的质量分数因溶液的密度未知而无法求得D．所得溶液的体积为22.5L3．某位同学配制一定物质的量浓度的NaOH溶液时，造成所配溶液浓度偏高的原因是（）A．所用NaOH已经潮解B．向容量瓶中加水未到刻度线C．有少量NaOH溶液残留在烧杯里D．用带游码的托盘天平称2.4gNaOH时误用了“左码右物”方法4．用lkg溶剂中所含溶质的物质量来表示的溶液浓度叫做质量物质的量浓度，其单位是mol/kg。5mol/kg的硫酸的密度是1.2894g/cm3，则其物质的量浓度是：() A．3.56mol·L－1 B．5.23mol·L－1 C．4.33mol·L－1 D．5.00mol·L－15．一定量的质量分数为14%的氢氧化钾溶液，若将其蒸发掉50g水后，其溶质质量分数恰好扩大一倍，体积变为62.5mL，则浓缩后溶液的物质的量浓度为：（）Ａ．2.2mol/LＢ．４mol/LＣ．５mol/LＤ．6.25mol/L

6．在100g浓度为18mol/L、密度为ρ(g/cm3)的浓硫酸中加入一定量的水稀释成9mol/L的硫酸，则加入的水的体积为（）A．小于100mLB．等于100mLC．大于100mLD．等于100/ρmL7．已知25％氨水的密度为0.91g/cm3，5％氨水的密度为0.98g/cm3，若将上述两溶液等体积混合，所得氨水溶液的质量分数是（）A．等于15％B．大于15％C．小于15％D．无法估算8．300mL某浓度的NaOH溶液中含有60g溶质。现欲配制1mol·L－1NaOH溶液，应取原溶液与蒸馏水的体积比约为（）A．1∶4B．1∶5C．2∶1D．2∶39．质量分数为98％，18.4mol/L的浓硫酸用水稀释至49％。则其物质的量浓度________9.2mol/L(填“大于”“小于”“等于”)。10．用98％的浓H2SO4(ρ＝1.84g/mL)配制1∶5的稀硫酸(ρ＝1.19g/mL)，求这种硫酸的质量分数和物质的量浓度。11．常温下，将20.0g质量分数为14.0％的硝酸钾溶液跟30.0g质量分数为24.0％的硝酸钾溶液混合，得到密度为1.15g/ml的混合溶液。试计算：（1）该混合后的溶液的质量分数。（2）该混合后的溶液的物质的量浓度。（3）在1000g水中需要溶解多少摩尔的硝酸钾才能使其浓度恰好与上述混合后溶液的浓度相等。研究生课程考试成绩单（试卷封面）院系能源与环境学院专业动力工程与工程热物理学生姓名张三学号课程名称化学反应动力学授课时间20年3月至20年6月周学时36学分2.0简要评语考核论题总评成绩备注任课教师签名：日期：注：1.以论文或大作业为考核方式的课程必须填此表，综合考试可不填。“简要评语”栏缺填无效。2.任课教师填写后与试卷一起送院系研究生秘书处。3.学位课总评成绩以百分制计分。第一部分1.简答题 （1）简述化学反应动力学与化学反应热力学、化学反应工程的关系。答：化学反应动力学与化学反应热力学是综合研究化学反应规律的两个不可缺少的重要组成部分。由于二者各自的研究任务不同，研究的侧重而不同，因而化学反应动力学与化学反应热力学既有显著的区别又互有联系。化学反应热力学特别是平衡态热力学是从静态的角度出发研究过程的始态和终态，利用状态函数探讨化学反应从始态到终态的可能性，即变化过程的方向和限度，而不涉及变化过程所经历的途径和中间步骤。所以，化学反应热力学不考虑时间因素，不能回答反应的速率历程。因此，即使一个反应在热力学上是有利的，但如果在动力学上是不利的，则此反应事实上是不能实现的。因此，要开发一个新的化学过程，不仅要从热力学确认它的可能性，还要从动力学方面研究其反应速率和反应机理，二者缺一不可。从研究程序来说，化学反应热力学研究是第一位的，热力学确认是不可能的反应，也就没有必要再进行动力学的研究。显然只有对热力学判定是可能的过程，才有进行动力学研究的必要条件。（2）简述速控步、似稳态浓度法、似平衡浓度法的适用条件及其应用。答：速控步：连续反应的总反应的速率决定于反应速率常数最小的反应步骤——最难进行的反应，称此为决定速率的步骤。此结论也适应于一系列连续进行的反应；而且要满足一个条件即反应必须进行了足够长的时间之后。似稳态浓度法：是对于不稳定中间产物的浓度的一种近似处理方法，视之近似看作不随时间变化，不仅常用于连续反应，对于其他类似的反应只要中间物不稳定，也可适用。似平衡浓度法：在一个包括有可逆反应的连续反应中，如果存在速控步，则可以认为其他各反应步骤的正向、逆向间的平衡关系可以继续保持而不受速控步影响，且总反应速率及表观速率常数仅取决于速控步及它以前的反应步骤，与速控步以后的各步反应无关。对于综合反应进行简化处理的方法有：①对于平行反应，总反应速率由快步反应确定；②对于连续反应，总反应速率由慢步反应确定，一般把中间物质视为不稳定化合物，采用似稳态浓度法处理；③对于可逆反应，总反应速率即为净反应速率，由正、逆反应速率确定，在反应进行足够长时间后，假定反应达到平衡，采用似平衡法处理。（3）简述平行反应、连续反应、可逆反应、自催化反应的主要反应动力学特征。答：平行反应：若某一组作为反应产物同时参加两个或两个以上基元反应时，此复杂反应称为平行反应。主要特征如下：①平行反应速率取决于快步反应；②平行反应表现活化能量，其所含诸反应的微分活化能对反应速率常数的带权平均值；③高温时，表现反应速率常数与活化能均由指前因子和活化能都较小的反应来确定；④平行反应中计量方程的反应物部分相同，且反应级数也相同，则产物量之比等于反应速率常数之比，即反应过程中各产物数量之比恒定，可适当选择催化剂或调节温度提高目标产物的数量；不同级次平行反应，随时间推移对低级次反应有利；多组元平行反应中，选择性大小将同时决定于各反应速率常数和所用组元的相对量。连续反应：若某一组元一方面作为某基元反应的产物生成，同时又作为另外基元反应的反应物而消耗且不再生，此称为连续反应。一级连续反应的特征有：①总反应速率决定于反应速率最小的反应步骤，即速控步；②连续反应中有不稳定中间产物生成可采用似稳态浓度法。可逆反应：正逆反应都以显著速度进行的反应。主要特征如下：①净反应速率等于正逆反应之差，当平衡时，净反应速率为零；②反应平衡常数为正逆反应速率常数之比，取决于温度；③对于可逆吸热反应，升高温度，平衡常数增大，平衡正向移动，对于可逆放热反应，升高温度，平衡常数减小，平衡反向移动；④反应物或产物浓度对正逆反应速率均有影响，但不能改变平衡常数；⑤反应程度受反应热力学平衡条件限制。自催化反应：指的是反应产物本身具有催化作用能加速反应的进行。主要特征如下：①反应速率同时受反应物浓度及产物浓度的影响；②自催化反应必须加入微量产物才能启动，在反应初始阶段有一个速率由小到大的启动过程；③自催化反应过程中会有一个最大反应速率出现。（4）简述气液反应的类型及其动力学特征。答：气液反应有以下类型：①极慢反应过程：气相组分由气相主体向气液相界面的扩散速率及由相界面向液相主体的扩散速率远大于该组分的反应消耗速率，以致可以忽略该组分在气液膜中的传质阻力，整个过程由化学反应过程步骤控制。②慢反应过程：气相组分由气相主体向气液相界面的扩散速率及由相界面向液相主体的扩散速率远大于该组分的反应消耗速率，但尚未达到可以忽略该组分在气液膜中的传质阻力的程度，化学反应主要在液相主体发生，可忽略液膜内的反应。③中速反应：反应在液膜及液相主体中均有发生，即不可忽略液膜内的反应。④快速反应：反应在液膜中进行，气相组份在液膜内已完全消耗掉，液相主体中没有气相主体，可以忽略液相主体中进行的反应。⑤瞬时反应：气液反应速率远大于反应组份在气液两侧膜内的传质速率，以致在液膜内反应组分不能共存，反应在液膜内的某个面上进行，反应面在液膜内的位置取决于气相组份分压、液相组份浓度。（5）简述在气固反应动力学实验研究中，如何消除内、外扩散的影响。答：先要进行预实验，确定合适的气流速度，固相催化剂粒径不等，第一步先进行内扩散消除实验，对不同粒径大小的催化剂进行反应动力学研究，取反应速率最大的相应粒径，即消除内扩散影响；采用内扩散消除实验所确定的固相粒径在不同进气流速下进行外扩散消除实验，取最大反应速率相应进气流速即可消除外扩散的影响。2．（1）试设计采用热天平研究煤气化反应或煤燃烧反应动力学参数的实验方法。解：煤气化反应的主要步骤：用热重法测定反应动力学参数，设置时间间隔是△t=0.5min，记下热重仪的读数：t/min00.511.522.5热重仪读数x0x1x2x3x4x5通过改变水蒸气流量，得到不同的水蒸气反应浓度c1、c2、c3。当流量不同时，反应器中速率不同。分别测三个浓度下热重仪读数随时间的变化，根据煤质量减少判断水蒸气浓度的减少，利用分数寿期法计算反应级数：，令.取对数得：作图lgC(0)—lg(t0)由直线的斜率求得n。，，求得lgr=lgk+nlgC，以lgr对lgC作图，得一直线斜率为n，截距为lgk。3.结合具体实例，试从反应步骤、反应物浓度分布、反应动力学的实验与理论研究方法等方面对比分析气固催化、气固非催化反应的动力学特征。解：(1)气固催化反应：是指气体在固体催化剂上进行的催化反应。反应步骤：①反应物分子从气体主体向固体外表面扩散；②反应组分从固体表面向内表面扩散；③扩散到固体表面的反应物分子被固体表面吸附；④被吸附的反应物分子在固体表面发生反应，生成被固体表面吸附的产物；⑤反应产物在固体表面脱附；⑥反应产物从固体内表面向外表面扩散；⑦反应产物从固体外表面向气体主题扩散。基本特征：①催化剂的存在改变了反应途径；②催化剂只能改变达到平衡的时间，不能改变反应物系最终能达到的平衡状态；③催化剂具有选择性稳定状态下，气相组分由主体到外表面的传质速率等于其转化速率。气固催化反应过程往往由吸附、反应和脱附过程串连组成。因此动力学方程式推导方法，可归纳为如下几个步骤：假定反应机理，即确定反应所经历的步骤；决定速率控制步骤，该步骤的速率即为反应过程的速率；由非速率控制步骤达到平衡，列出吸附等温式；如为化学平衡，则列出化学平衡式；将上列平衡关系得到的等式，代入控制步骤速率式，并用气相组分的浓度或分压表示，即得到动力学表达式。(2)气固非催化反应气固非催化反应与气固催化反应的最大区别在于：催化反应中固体催化剂虽然参与反应，但从理论上讲催化剂并不消耗或变化；而在气固非催化反应中，固体物料则直接参与反应，并转化为产物。根据气固非催化反应的特征，经过合理简化，有两种常用而简单的流固相反应模型：(i)整体反应模型：整体反应模型设想气体同时进入整个颗粒，并在颗粒内部各处同时进行反应，因此在反应过程中，整个固体颗粒连续发生变化，反应终了，固体颗粒全部消失，或变为新的固相产物。反应过程如图a所示。图a整体反应模型图b收缩未反应芯模型(ii)收缩未反应芯模型：简称缩芯模型。即气体在固体表面发生反应，然后由表及里，反应面不断由颗粒外表面移至中心，未反应芯逐渐缩小，反应终了，如产物仅为流体，则固体颗粒消失；若产物为固体或残留惰性物料，则固体颗粒大小不变。反应过程如图b所示。大多数气固非催化反应比较接近缩芯模型，尤其是在固体反应物无孔或孔径很小，反应速率很快而扩散相对较慢时，更适用这一模型。上述二种模型是气固非催化反应的两种理想情况，实际过程往往介于两者之间，固体结构等因素会影响反应与扩散相对速率的大小，因此固体颗粒内的反应过程变得复杂化，已有一些模型可以更好地描述实际反应过程，例如：有限厚度反应模型，微粒模型，单孔模型等。由于有固体产物，所以固体颗粒大小在反应过程中不变。假定符合收缩未反应芯模型，反应步骤如下：①气体反应物A由气流主体通过气膜扩散到固体颗粒外表面；②反应物A由颗粒外表面通过产物层扩散到收缩未反应芯的表面；③反应物A与固体反应物B进行化学反应；④气体产物F通过固体产物层内孔扩散到颗粒外表面；⑤气体产物F由颗粒外表面通过气膜扩散到气流主体。对气固非催化反应来说，固体颗粒在整个反应过程中始终保持着它的个体，因而可以把每一个颗粒看作一个间歇的小反应器。固体颗粒在规定的浓度（分压）和温度条件下，其反应转化率必定由反应时间决定，可以实际测定固体转化率或残余浓度与反应时间之间的关系，得到或式中（Cb）j——组分j在流体主体中的浓度；xB——固体转化率，；t——反应时间；Rc——颗粒未反应芯半径；Rs——固体反应前半径。以上两式实际上是宏观动力学方程的积分式，如将上式进行数值积分，则可以得到微分形式的动力学方程式，即这就是气固非催化反应的表观动力学方程。4.在某固体催化剂的表面发生如下的气相反应：若反应按如下机理进行：（1）（2）（3）（4）（5）试推导在下述各情况下的反应动力学方程，并绘出各情况下的初始反应速率r0和总压Pt的关系曲线：步骤（1）为控制步骤的理想表面反应动力学方程；步骤（3）为控制步骤的理想表面反应动力学方程；步骤（4）为控制步骤的理想表面反应动力学方程；步骤（3）为控制步骤的真实表面反应动力学方程（设A、B、R、S的吸附、脱附过程符合乔姆金吸附模型）。解：（1）步骤（1）为控制步骤，整个反应的速率应等于A的吸附速率：其余步骤均达到平衡，第3步表面反应达到平衡时，可得式中，，kSR是表面反应平衡常数。反应的速率方程：（2）步骤（3）为控制步骤，根据质量作用定律可写出该步的速率表达式，并作为整个反应的速率：其余各步均达到平衡，所以，，，式中，，，.若代入以上各式，则又代入可得：（3）步骤（4）为控制步骤，整个反应的速率应等于R的脱附速率：未覆盖率：脱附控制时反应速率方程是：式中（4）符合乔姆金吸附机理，可知根据Elovic方程，，，以第二步为反应速率控制步骤，表观速率为：其中，5.在一球形颗粒中进行如下非催化气-固反应，设其反应动力学可用图1所示的缩核模型描述，试导出同时考虑气膜扩散阻力、灰层（产物层）扩散阻力及表面反应阻力时的反应时间t与固体反应物B转化率xB间的关系式（A在气相主体、固体外表面、反应面的浓度分别用CAg、CAS、CAC表示，固体B的初始浓度为CS0）。解：⑴考虑气膜扩散阻力：此时固体表面上气体反应组分的浓度可当作为零，反应期间是恒定的，按单个颗粒计的传质速率为：如固体中B的密度为，颗粒体积为，则颗粒中B的量为。由于固体物质B的减少表现为未反应核的缩小，故将上两式联合，可得未反应核半径的变化式为利用边界条件：，积分，得在上式中令，即可求出，转化率可以用来表示：⑵考虑灰层扩散阻力：A的反应速率可以它在灰层内任意半径（r）处的扩散速率来表示，即在定常态下：式中是A在灰层内的扩散系数。灰层从R积分到，得故以B的转化率表示，则为⑶考虑表面反应阻力：取未反应核的单位面积为反应速率定义的基准，则对上式积分，得由此得6.结合环境污染物治理或动力工程与工程热物理的具体实例，叙述反应动力学（如反应速率方程、活化能、反应机理）的实验研究方法。解：超临界降解技术利用超临界流体优异的扩散性能和溶解性能，具有加快聚苯乙烯降解速率，提高反应转化率，抑制结炭等优点。聚苯乙烯降解是典型的自由基降解过程，自由基降解由链断裂、链解聚和链终止反应组成，此外，还伴随着链转移反应。由于超临界甲苯降解聚苯乙烯在均相环境中进行，大大减小了扩散和温度不均对降解基元反应的影响。反应速率方程：(1)自由基浓度：体系内存在不同类型的自由基，链断裂和链终止反应方程为根据稳态假定，降解体系稳定后，自由基浓度保持不变(2)链长为k的聚苯乙烯反应速率方程，根据反应机理，链长为k的聚苯乙烯由分子量更大的聚苯乙烯或自由基得到，链长为n的聚苯乙烯生成链长为k的聚苯乙烯速率方程如下：分子外链转移反应β断链反应端基自由基链转移反应Pn的反应速率方程根据稳态假定,体系内[Rtn]保持不变整理可得整理得其中，分子内链转移反应β-断键反应分子外链转移反应根据半稳态假定,体系内[R·tn]保持不变整理得(3)自由基反应自由基反应存在3个竞争反应令聚苯乙烯降解遵循质量守恒定律，根据以上分析，聚合度为n的聚苯乙烯降解速率用以下微分方程描述：自由基浓度关系式：在t时刻,反应体系内所有不同链长的聚苯乙烯总质量为Xs为单体的分子量.则在t时刻,转化率可以用式表达求解微分方程在计算机上运用Matlab610进行数值计算.为了进行数值计算,需要给定聚苯乙烯初始分子量分布.用Schultz最可几分布模拟初始聚苯乙烯分子量分布。7.设反应2A+B=2D的反应历程为（1）快（2）快（3）慢试：（1）确定反应速率方程；（2）确定总反应活化能与各基元步骤活化能的关系（注：可通过分析k3[B]、k2的相对大小确定）。解：（1）（2）当[B]较小时，k3[B]<<k2当[B]较大时，k3[B]>>k28.采用25℃的NaOH水溶液吸收空气中CO2，反应过程属瞬间反应CO2+2OH-=H2O+CO32-已知吸收温度为25℃时，CO2在空气和水中的传质数据如下：kAG=0.789mol/(h·m2·kPa)、kAL=25L/(h·m2)、HA=3039.9kPa·L/mol，设DAL=DBL试计算：（1）当pCO2=1.0133kPa，CNaOH=2mol/L时的吸收速率；（2）当pCO2=20.244kPa，CNaOH=0.2mol/L时的吸收速率；（3）它们与纯水吸收CO2相比较，吸收速率加快了多少倍？解：CO2+2OH-=H2O+CO32-(A)(B)ν=2由于该反应为瞬时反应（1）（2）（3）纯水吸收CO2，二氧化碳微溶于水反应比较缓慢。9.一氧化碳与水蒸气在铁催化剂上的气-固相催化反应符合如下机理：(1)(2)(3)试分别推导CO吸附（式1）、表面化学反应（式2）、CO2脱附（式3）为控制步骤时的理想表面反应动力学方程（CO吸附、CO2脱附均符合Langmuir吸附模型）。解：以CO吸附为控制步骤时，r=rCO，rS=0，rCO2=0解得以表面化学反应为控制步骤时，r=rS，rCO=0，rCO2=0解得以CO2脱附为控制步骤时，r=rCO2，rCO=0，rS=0解得10.简答和计算题：（1）与非催化反应相比，催化反应有那些共同特征？（2）举例说明复相催化剂的组成及其作用；（3）已知酶催化反应：，问：①该反应的米氏常数KM是多少？②当反应速率r分别为最大反应速率rmax的1/2和10/11时，底物的浓度CS是多少？解：（1）与非催化反应相比，催化反应有以下八点共同特征：①存在少量催化剂即可显著改变反应速率；②催化剂的催化作用近似与其加入量成正比，即k表=k0+kcC；③对于可逆反应，催化剂只能改变达到平衡的时间，而不能改变达到平衡状态；④催化剂只能加速热力学所允许的反应，而不能“引起”热力学所不允许的反应发生；⑤催化剂可改变反应机理，导致反应速率发生显著变化，但其数量、化学性质在反应终了时不发生改变；⑥催化剂可与反应物之一作用生成活泼的中间络合物，然后释放出催化剂；⑦催化剂对反应过程有良好的选择性；⑧在催化反应体系中，加入少量杂质常可强烈影响催化性能。（2）复相催化剂本身不是一个分子或离子，而是整个固体表面。如在合成氨的催化反应中，催化剂是由金属铁、Al2O2和K2O组合而成的多组分混合体，其中铁是主催化剂，若催化剂中没有铁，将没有催化活性。Al2O2和K2O是助催化剂，催化剂中有了这两种物质，可以显著提高催化剂活性，延长催化剂的寿命。有些复相催化剂含有两种都具有催化作用的物质，但是各自的催化活性不同，则活性大的为主催化剂，活性小的是共催化剂。比如在水分解成H2和O2的反应过程中使用的复相催化剂是由氮化镓和氧化锌的固体溶液与纳米尺寸的共催化剂颗粒组成，H2可在共催化剂作用下产生，而O2可在GaN-ZnO表面产生。助催化剂本身无催化活性，但是在催化剂中添加少量的助催化剂即能显著改进催化剂的性能，比如铈和钍均不是催化反应的催化剂，但是催化剂镍上附加0.5%的铈或钍，能使CO2氢化成CH4的作用加快10倍，这里铈和钍就是助催化剂。助催化剂对催化剂的影响有一下几个方面：①增大活性；②保持催化剂的高活性，延长其使用寿命；③提高催化剂的选择性。有些催化剂使用过程中还需要将其吸附在具有多孔性结构的合适载体上。常用的载体有浮石、石棉纤维、氧化物、金属和耐火材料。比如乙烯氧化制备环氧乙烷催化剂中的银就是负载在α-Al2O3上的。载体的影响有：①节省催化剂；②增加催化剂的机械稳定性；③提高催化剂的分散度，增大其表面积；④适宜的载体可提高催化剂的热稳定性；⑤可抑制催化剂的熔结和重结晶，提高催化剂的活性及寿命；⑥使催化剂在载体上的相邻分子发生变形，有利于分子的极化作用，增加催化剂的活性；⑦适宜的载体可代替催化剂优先与毒物作用，提高催化剂的抗毒性。（3）米氏常数：。由Michael-Menten方程重排后可得方程：当时，可得CS=KM=4×10-5mol-1·dm-3。当时，可得CS=10KM=4×10-4mol-1·dm-3。第二部分1.结合2个以上具体实例，叙述环境工程或热能工程中的化学反应技术（如废水、废气中污染物的反应治理技术，化学反应动力学在燃料燃烧、煤气化中的应用等）。答：（一）化学反应动力学在秸秆类生物质热解特性方面的应用由于秸秆组成中纤维素、半纤维素、木质素等主要的有机大分子成分结构复杂和多元性,热解反应比较复杂,在热解过程包括许多串行和并行的化学过程,反应过程较为复杂。热解的反应速度是升温速率、加热温度及热解产物的函数。根据化学反应中的质量守恒定律、Arreheniu方程以及微商法,确定热解过程中的总包反应为:则式(2)可表示为:Y=b+aX(3)b——截距,a——直线的斜率在上述反应中,对于给定物种,在相同的升温速率下频率因子A与表观活化能是一定的,反应级数n需根据实验数据确定。n的求取可从试样在各个升温速率的热解曲线中的TG及DTG曲线分别获取各温度T时的热解速率(-dc/dt)及此时的c值,假定某一n值,进行试算,直到假设的n值能使对的函数Y=f(X)最接近直线规律为止,则认为此时的n,a,b值满足要求。计算结果表明n=1.0时,利用实验数据整理得到的方程(3)线性情况最好,表明秸秆类生物质的热解反应可视为一级反应;此方程较明晰,对于秸秆类生物质动力学的进一步研究将起重要的作用。根据n=110时求得的a,b值,即可求得反应的表观活化能E和频率因子A,表3为玉米秸和麦秸在不同升温速率下的E,A值。玉米秸和麦秸的热解反应的表观活化能较低,这说明秸杆类生物质的热解反应较易进行。（二）秸秆及其主要组分的催化热解的化学反应动力学研究初始质量为的样品在程序升温下发生分解反应．在某一时间t，质量变为m，则其分解速率可表示为：式中：为分解程度；m∞为不能分解的残余物质量；β为升温速率；E为反应活化能；A一为指前因子；R为气体常数；T为热力学温度；n为反应级数．将式(1)分离变量积分整理并取近似值可得到:对一般的反应区和大部分的E而言，2RT／E远小于1，可以看作为常数。因此，当n=1时，当n不等于1时，如果选定的n值正确，则能得到一条直线，通过直线斜率-E／R和截矩可求E和A值。（三）甲基纤维素、蔗渣和花生壳热解动力学研究采用coats一Redfem积分法研究三种生物质的动力学规律初始质量为m0的样品在程序升温下发生分解反应,在某一时间t,质量变为m,其分解反应速率可表示为:其中,a为转化率,定义式为:a=(m-m0)/(mF-m0)。这里,mF为不能分解的残余物质量;p为升温速率;E为反应活化能;A为指前因子;R为气体常数;T为反应温度。假设，n为反应级数。将第一个方程积分整理并取近似值可以得到：对一般的反应温区以及大部分的E而言，2RT/E远远小于1，可以看作常数。因此，若n值选定正确,则可由实验数据按上面两式拟合得到一条直线，再由拟合直线的斜率-E/R和截距分别求表观活化能E和指前因子A。2.CO2导致的温室效应以引起国际社会的广泛关注，CO2的捕集和封存（CO2captureandsequestrate.CCS）是目前国内外研究的热点，其中不少涉及化学反应的手段（如化学吸收、钙基矿物及固体废弃物碳酸化固定、化学链燃烧、热钾碱法、化学吸附法等），叙述化学反应技术在CCS中的运用（工作原理、工作路线、反应式、反应前景等）。答：1CCS简介碳捕捉与封存(CCS)是指将CO2从工业或者相关能源生产过程中分离出来,运输到一个封存地点,并且长期与大气隔绝的一个过程。一个完整的CCS过程(系统)由CO2捕捉、CO2运输和CO2封存三个部分(环节)组成,如图3-1所示。图1CCS全流程示意图(来源:CO2CRC,2012)2CO2捕捉技术分析CO2捕捉指将CO2从化石燃料燃烧产生的烟气中分离出来,并将其压缩至一定压力。目前针对电厂的CO2捕捉方式有燃烧后捕捉、燃烧前捕捉、富氧燃烧捕捉和其他捕捉方式。2.1燃烧后脱碳所谓燃烧后脱碳是指采用适当的方法在燃烧设备后，如电厂的锅炉或者燃气轮机，从排放的烟气中脱除CO2的过程，这种技术的主要