第七章 化学反应动力学
1.以氨的分解反应2NH3==== N2+3H2为例,导出反应进度的增加速率
,
,
与
之间的关系,并说明何者用于反应速率时与选择哪种物
质为准无关。 解:
∴ , ,
2.甲醇的合成反应如下:
CO+2H2 ===== CH3OH 已知
(答案:,·dm-3·h-1 ) 解:
,
, 求
,
各为多少
3.理想气体反应 2N2O5 → 4NO2+O2,在 K的速率常数k是×10-5s-1,速率方程
为
。(1)计算在、
、 dm3的容器中,此反应的和
即各为多少
(2)计算在(1)的反应条件下,1s内被分解的N2O5分子数目。
(答案:(1)×10-8,×10-7md·dm-3·s-1 (2)×1018 ) 解:(1)
mol·dm-3
mol·dm-3·s-1
∴
mol·dm-3·s-1
(2)×10-7×××1023=×1018个分子
4.已知每克陨石中含238U ×10-8g,He为×10st1:chmetcnv UnitName=\
SourceValue=\
TCSC=\-6cm3(标准状态下),238U的衰变为一级反应:238U → 206Pb+84He实验测得238U的半衰期为解: 每克陨石中含He:
mol
最开始每克陨石中含238U的量:
mol
现在每克陨石中含238U的量:
mol
=×109 y,试求该陨石的年龄。
由
(答案:×109年)
衰变速率常数:
∴
5. K时甲酸甲酯在85%的碱性水溶液中水解,其速率常数为 mol-1·L·s-1。
(1) 若酯和碱的初始浓度均为1×10-3mol·L-1,试求半衰期。
(2 )若两种浓度,一种减半,另一种加倍,试求量少者消耗一半所需的时间为多少。 (答案:,)
解:(1) 甲酸甲酯的水解反应为二级反应,且当酯和碱的初始浓度相等时,其速率方程可化为纯二级反应速率方程形式:
故:
(2) 且当酯和碱的初始浓度不相等时为混二级反应, 将反应简写为: A + B → 产物 设t = 0时: 2×10-3 ×10-3 0 即:cA,0 = 2×10-3 mol·L-1,cB,0 = ×10-3 mol·L-1, 则动力学方程为:
对B:当cB = ,0时,必有:cA =×10-3 mol·L-1, 所以对B而言:
7.在1100 K,测得NH3在W上起催化反应的数据如下:
NH3的初压
35330 17332
p0/Pa
半衰期t1/2/min
(1) 试证明该反应近似为零级反应;(2)求速率常数k0。解:(1) 对于纯零级反应,其半衰期为用尝试法计算k0如下:
Pa·s-1 ;
,则
7733
(答案:·s-1)
Pa·s-1
Pa·s-1
k0值基本为常数,因此为零级反应。
(2) 该反应的速率常数k0值可取以上3个计算值的平均值:k0 = Pa·s-1
8.777 K时二甲醚分解实验测得如下数据,试用微分法确定反应
CH3OCH3 → CH4+CO+H2 的级数。
0 390 665 1195 2240 3155 ∞
41597 54396 62395 74927 95192 103858 124123
[提示:先由p体系及p0求出不同t时的pCH3OCH3,作图求-dp/dt](答案:一级) 解: CH3OCH3 → CH4+CO+H2 t =0 p0
t = t pCH3OCH3 pCH4 = pCO = pH2 = p0- pCH3OCH3 p体系= ∑pi = 3p0- 2 pCH3OCH3 ∴ pCH3OCH3 =3[p0-p体系]/2 从而得到下列数据: t /s 0 390 665 1195 2240 3155 pCH3OCH3 /Pa 41597 35197 31198 24932 14799 10466 d/dt k×104 t/s p体系/Pa
注:d/dt= ( p0 - pCH3OCH3) / t, k = ( d/dt)×(1/ pCH3OCH3) 所得速率常数基本不变,故为一级反应。
9.
10.
11.设有对峙反应A
t/s x/(mol·L-1)
D,A的初始浓度为= mol·L-1,t时间测得D的浓度x为:
180
300
420
900
1 440
∞ (xe)
求正、逆反应速率常数。
(答案:×10-4 s-1,×10-4s-1)
解: 对峙反应 A D为正、逆反应均为一级反应,则:
,
试算得如下数据: