内容发布更新时间 : 2024/9/20 7:57:50星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第六章 化学反应动力学

思考题解答

一、是非题（判断下列说法是否正确，并说明理由）

1. 错 2. 对 3. 错 4. 错 5. 错 6. 错 7. 对 8. 对 9.错 10. 对 二、选择题

1. B 2. A. 3. B. 4. D. 5 .C 6.D. 7. A. 8. B 9. B. 10. C.

习题解答

1.请根据质量作用定律，写出下列各基元反应或复合反应中

kdcA与各物质浓度的关系。 dtk?2P （2）A + 2B???P + 2S （1）2A + B??k1 k?A2?M （4）2A B （3）2A + M??k1 kk-1 （5）2A 2B+D B+A 2D

k-1 k （6）

解：

dcAdcdc222（3）?A?2kcAcM ?2kcAcB （2）?A?kcAcBdtdtdtdcdc2222（4）?A??2k2cB+2k1cA （5）?A??2k?1cBcD+2k1cA+k2cAcB?k?2cD

dtdtdc（6）?A?k1cA?k2cA?k3cC

dt（1）?2.某人工放射性元素放出α粒子，半衰期为15min。试问多长时间后该试样能分解掉80%。 解：由题意得该反应为一级反应，符合一级反应的条件，则

t1?2ln2 k1得 k1= 由积分定义式 ln令

ln2=0.0462mol-1 15a?k1t a?x1x?k1t ?y?0.8得 ln1?ya则 t=34.84min

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?4NO2(g)?O2(g)，在318K下测得N2O5的浓度如下： 3.反应2N2O5(g)??t/min c/mol·m-3

0 17.6

20 9.73

40 5.46

60 2.95

80 1.67

100 0.94

120 0.50

140 0.28

160 0.16

求该反应的级数和速率常数及半衰期。

解：用尝试法假设N2O5的分解反应属于一级反应，由一级反应积分式定义：lnC0?k1t，把每C一时间的浓度代入上式，计算k1，看其是否常数，或采用作图法，将lnC对t作图，看其是否直线，由直线的斜率确定反应的级数。

将20min 和9.73 mol·m-3代入上式，ln将80min 和1.67 mol·m-3代入上式，ln17.6?k1?20 得 k1=0.0296min-1 9.7317.6?k1?80 得 k1=0.0294min-1

1.6717.6?k1?160 得 k1=0.0294min-1 0.16将160min 和0.16 mol·m-3代入上式，ln类似地代入其他值，发现k1为一常数，则为一级反应，k1=0.0295min-1 则 t1?2ln2 =23.49min k15?14.某一级反应600K时半衰期为370min，活化能为2.77?10J?mol。求该反应在650K时的速率常数和反应物消耗75%所需的时间。

解: 由题意可知 t1?2ln2 k1则600K时 k1=根据 lnln2?3?1=1.873?10min 370k2Ea?11????? k1R?T1T2?k22.77?105?11?ln???? 1.873?10?38.314?600650?则650K时 k2=0.1323min-1 根据一级反应动力学方程 ln1?k2t 1?y当y=0.75，得 t=10.65min

5.某物质A分解反应为二级反应，当反应进行到A变为初始浓度的2/3时，所需时间为2 min，若继续反应到变为初始浓度的1/3时，需要多长时间？

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解：根据二级反应的积分式

11??k2t ，当反应物消耗百分数为y时， 可得 a?xay?k2at 1?y

当y=1/3时，t=2min，代入上式，得 k2=0.25mol -1min-1 当y=2/3时，得 t=8min 则 ?t=6min

6.某抗菌素在人体血液中分解呈现简单级数的反应，如果给病人在上午8点注射一针抗菌素，然后在不同时刻t测定抗菌素在血液中的质量浓度ρ，得到如下数据：

(1)试计算：该分解反应的级数；(2)求反应的速率常数k和半衰期t1/2；(3)若抗菌素在血液中质量浓度不低于0.37 mg/(100cm3)才为有效，求应该注射第二针的时间。 t/h

ρ/mg/(100cm3)

4 0.480

8 0.326

12 0.222

16 0.151

解:（1）本题用作图法得 ln1?~t 为一条直线，故为一级反应。也可用计算法

根据 ln将表中数据代入，得

lnlnC0?k1t CC0C?k1?4h ln0?k1?8h 解得 k1=0.0967h-1 0.4800.326C0C0?k1?12h ln?k1?16h 解得 k1=0.0963h-1 0.2220.0.151可见k1值相等，证明为一级反应。

（2）由上述计算可知 k1=0.096h-1 则 t1?2ln2= 7.22 h k1（3）根据 lnC0?k1t C代入任一组数据，可得 ?0=0.7047mg/100cm3 则抗菌素浓度为0.37 mg/(100cm3)时， 根据ln?00.37?k1t

注射第二针的时间 t=6.72h 7.证明下列结论：

（1）某气相反应的速率表达式分别用浓度和压力表示时为：r?kccAn和r?kppAn。设气体为理想气体，则 kc与kp之间的关系为kp?kc(RT)k1?n。

2?B，初始压力为p0，并且开始没有B，反应中系统的总压力为pt，（2）气相二级反应2A??3 / 11