物理化学第十一章课后题答案

第十一章 化学动力学

3． 某一级反应，反应进行10 min后，反应物反应掉30%。问反应掉50%需多少时间？

解：根据一级反应速率方程的积分式

答：反应掉50%需时19.4 min。 6． 偶氮甲烷分解反应

为一级反应。287 oC时，一密闭容器中kPa，1000 s后总压为22.732 kPa，求

。

初始压力为21.332

解：设在t时刻的分压为p，

1000 s后

的气相反应，可以用分压表示组成：

，对密闭容器中

8． 某一级反应，初始速率为。求

和初始浓度

。

，1 h后速率为

解：一级反应的速率方程

11．某二级反应

后反应掉25 %，求 。

，两种反应物的初始浓度皆为，经10 min

解：由于A和B的计量系数和初始浓度相同，因此在反应过程中，

令，由速率方程的积分式的

18 在一定条件下，反应H2(g)?Br2(g)?2HBr(g)符合速率方程的一般形式，即在某温度下，当cH?cBr?0.1mol?dm?3及cH?cBr?2mol?dm?3时，反应速率

2222为v，其他不同浓度时的速率如下表所示。

cH2(mol?dm?3) cBr2(mol?dm?3) cHBr(0.1mol?dm?3) 反应速率 v 0.1 0.2 0.1 0.4 2 2 8v

0.2 0.1 求反应的分级数。

0.4 0.2 2 3 16v 1.88v 解：从题目所给数据中可以看出，此题应该结合速率方程的一般形式来考虑。按图所给的式子

d?HBrdt??k?H2?n1?Br2?n?HBr?n

23得知，在某一时刻的反应速率是取决于?H2?n，?Br2?n及?HBr?n的，如这三者中任

123何一个浓度发生变化都会影响到反应速率，而影响的倍数则取决于n。利用表中速率数据便能求出n1,n2及n3。

d?HBrdtd?HBrdtd?HBrdtd?HBrdt??k(0.1mol?dm?3)1(0.1mol?dmn?3)n2(2mol?dm?3)n3?v （1）

??k(0.1mol?dm?3)1(0.4mol?dmn?3)2(2mol?dmn?3)n3?8v （2）

??k(0.2mol?dm?3)1(0.4mol?dmn?3)2(2mol?dmn?3)n3?16v （3）

??k(0.1mol?dm?3)1(0.2mol?dmn?3)2(3mol?dmn?3)n3?1.88v （4）

将（1）除以（2）得

?0.1mol?dm?3??0.4mol?dm?3?n2?????18

得到 n2?1.5

同理可得n1?1，n3??1

22． 某溶液中反应，开始时反应物A与B的物质的量相等，没有产

物C。1 h后A的转化率为75%，问2 h后A尚有多少未反应？假设： （1）对A为一级，对B为零级； （2）对A、B皆为1级。

解：用? 表示A的转化率。对于（1），反应的速率方程为

对（2），由于A与B的初始浓度相同，速率方程为

23． 反应的速率方程为

。

，25 oC时

（1） 若初始溶度，，求。

（2） 若将反应物A与B的挥发性固体装入密闭容器中，已知25 oC时A

和B的饱和蒸气压分别为10 kPa和2 kPa，问25 oC时0.5 mol A转化为产物需多长时间？

解：在（1）的情况下，

，速率方程化为

在（2）的情况下，假设A和B的固体足够多，则在反应过程中气相中A和B的浓度不变，既反应速率不变，因此

26． 双光气分解反应

为一级反应。将一定量双光气

迅速引入一个280 oC的容器中，751 s后测得系统的压力为2.710 kPa；经过长时间反应完了后系统压力为4.008 kPa。305 oC时重复试验，经 320 s系统压力为2.838 kPa；反应完了后系统压力为3.554 kPa。求活化能。

解：根据反应计量式，设活化能不随温度变化

dcAdt

28恒温恒容条件下，某一n级气相反应的速率方程可以表示为：?也可以表示为?dpAdt?kcpAn?kccA2n ，。

。阿伦尼乌斯活化能的定义式为：Ea?RTdlnkdT若用kc计算的活化能记为Ea,V，用kp计算的活化能记为Ea,p。试证明理想气体反应的Ea,p?Ea,V?(1?n)RT. 证明：理想气体 pV?nRT 由?dcAdt?kccAn可得 kcdt??dcAcAn，那么积分可得

?11?kc??n?1n?1n?1?ccAA,0?1?11?RTRT?????n?1?t?pn?1n?1pAA,0???1?? ?t?2?1???t?

同理可得：kp??11??n?1n?1n?1?ppA,0?A1那么用kc计算的活化能： Ea,V?RTdlnkcdT?RT2dlnkp,A(RT)dTn?1

kp计算的活化能： Ea,p?RT2dlnkpdT

n?1对于理想气体反应：Ea,p?Ea,V?RT2dlnkp/kp(RT)dT???(1?n)RT.

32 某药物分解反应的速率常数与温度的关系为

ln(k/h)???18938T/K?20.40

(1)在30℃时，药物每小时的分解速率是多少？

(2)若此药物分解30%时即认为失效，那么药物在30℃下保存的有效期为多长时间？

(3)欲使有效期延长到两年以上，则保存温度不能超过多少度？ 解：（1）T=30+273.15 K=303.15 K，那么由

ln(k/h)???18938T/K?20.40??8938303.15?20.40

可以得到 k?1.13?10?4h?1 （2） lncA,0cAcA,00.7cA?kAt ? t?3.156?103h

（3）ln?kA't ,并且 t=17520 h，? kA'?2.04?108938T/K?5

那么由ln(k/h?1)??33 某一级对行反应 为：

?20.40 可以得到 T=13.32℃。

的速率常数、平衡常数与温度的关系式分别

ln(k1/s)???14605T/K?9.210，lnK?4605T/K?9.210, K?k1/k?1

且cA,0?0.5mol?dm?3，cB,0?0.05mol?dm?3。试计算： （1）逆反应的活化能；

（2）400K时，反应10s时A, B的浓度cA，cB （3）400K时，反应达平衡时的A, B的浓度cA,e，cB,e 解：（1）由 lnK?ln(k1/k?1)?lnk1?lnk?1=? lnK?可以得到 lnk?1?? Ea?RT24605T/K?9.210?lnk?1

4605T/K9210T/K?9.210

，则逆反应的活化能

?1?18.420dlnk?1dT?76.59kJ?mol

（2） T?400K，那么可以得k1?0.1，k?1?0.01 再有 ln11?xA1?k1t，ln11?xA1?k1t ? xA?63.2%，xA?10%

1?1反应10s时A的浓度cA?cA,0?(1?63.2%)?cB,0?10%?0.2mol 反应10s时B的浓度cB?cB,0?(1?10%)?cA,0?63.2%?0.35mol （3）反应达平衡时lnK?而K?4605T/KB,0A,0?9.210??A??B，T?400K K?10.0 , ?A??B cB,e?10cA,e

?c?c/c/c???cB,ecA,e由物料守恒可知cA,e?cB,e?0.55mol ，可以得到 cA,e?0.05mol?dm?3，cB,e?0.5mol?dm?3

34． 某反应由相同初始浓度开始到转化率达20 %所需时间，在40 oC时为15 min，60 oC时为3 min。试计算此反应的活化能。 解：根据Arrhenius公式

由于对于任意级数的化学反应，如果初始浓度和转化率相同，则

，因此

36． 溶液中某光化学活性卤化物的消旋作用如下：

R1R2R3CX(右旋）R1R2R3CX(左旋）

在正、逆方向上皆为一级反应，且两速率常数相等。若原始反应物为纯的右旋物质，速率常数为

，试求：

（1） 转化10 %所需时间； （2） 24 h后的转化率。 解：速率方程为

该方程的解

为

（2）

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库物理化学第十一章课后题答案在线全文阅读。