2022年工科化学答案第三章化学反应速率

1、学习必备欢迎下载第三章化学反应速率1. 化学反应速率的表示方法aa + ff gg + dd学问点与考核点0bbb·v dmol ·l1vdts1单位体积中反应进度随时间的变化率dnbv=dcb；b vdtbdt由于反应进度与化学方程式书写方式有关, 所以速率方程也必需对应指定的化学方程式 ；2. 元反应直接作用， 一步完成的反应；（复杂反应： 由多步完成的反应， 其中每一步均为元反应； ） 速率方程：化学反应速率与反应物浓度的关系式；3. 质量作用定律对元反应 aa + f f = gg + dd，反应速率v dcb kacff （速率方程） ；cabdtk 为速率常数；

2、a + f 为反应级数；说明：质量作用定律仅适用于元反应； 速率方程中固体、纯液体、稀溶液中的溶剂浓度不表示； 反应机理不清或非元反应的速率方程由试验测定；2. 活化分子能发生有效碰撞（能生成产物的碰撞）的分子，活化分子的能量较高；3. 活化能 ea活化分子所具有的最低能量与反应物分子的平均能量之差；4. arrhenius 公式eak a e rtln k 2ea t2t1 k1rt2t15. 一级反应速率方程 vdcbc bkdt ，特点 ln c（ b）与 t呈线性关系 lnc（ b） = kt + lnc0（ b） ；0.693 t（半衰期t与 c0 无关）1 21 2k8化学热力学与

3、化学动力学化学热力学讨论的是反应能否进行，反应的限度如何；化学动力学讨论的是反应的速度如何，反应经受怎样的步骤，机理如何；所以热力学的自发进行与实际发生化学反应仍不能完全一样；例如r gm < 0 时，只能说明从化学热力学角度讲，在等温等压条件下，反应有自发进行的可能，但是有时实际上并不发生；例如常温、标准态下由h2 和 o2 化合生成h2o 的反应r gm 0，但是实际上几乎不发生此反应，如要实现此反应，往往要采纳催化剂或其它手段以降低活化能；化学热力学的可能性与化学动力学的现实性之间的关系是：r gm < 0，反应不肯定实际发生，但反应实际发生了， 应肯定不能发生；r gm 肯

4、定 < 0；r gm >> 0，就反摸索题与习题解答1以下说法是否正确？如不正确，请说明缘由；（ 1） 每种分子都具有各自特有的活化能；答：不正确，活化能是活化分子所具有的最低能量与反应物分子平均能量之差； （前提 :发生化学反应；特点 : 活化能是个差值，是对一个化学反应而言的，而不是对一个分子而言的）（ 2） 影响反应速率的几个主要因素对反应速率常数也都有影响；答：不正确， 温度和催化剂同时影响反应速率和速率常数，而浓度和压强只影响反应速率，而不影响反应速率常数；（ 3）假如某反应速率方程中每一反应物的级数，都与相应化学计量方程式中的化学计量数相同，就该反应必是元反应；答

5、：否，例如 h2+i 2=2hi速率方程为 v=kc （ h 2）c（ i2），曾经长期被认为是简洁反应；但讨论说明，此反应经受了两个步骤c 2i i 22 i（快反应，可逆平稳） ；k；ci 2 c2 ikci 2 ；2 h 22 i2 hi（慢反应，元反应） ；依据质量作用定律k chc 2 i； 将 c ikc i 2 带入 22得到其速率方程：k2ch 2 kci 2 =kch 2 ci 2 虽然其速率方程符合质量作用定律，但此反应是复杂反应；（ 4）加催化剂不仅可以加快反应速率，仍可影响平稳，也可使热力学认为不能进行的反应自发进行.答：否，加催化剂只能转变反应速率，不能影响化学平稳，

6、也不能转变反应方向；（ 5）反应级数只能是0 或正整数；答：错，反应级数不仅可以为0 或正整数，而且可以为小数或负数；（ 6）全部化学反应速率都和温度成正比；答：不对，多数化学反应符合arrhenius 公式，但是一部分化学反应速率与温度的关系比较复杂，甚至有些反应（例如no+o 2=no 2）与温度成反比；（ 7）上升温度可以加快全部化学反应的速率；答：错 见6 ；2挑选题（将正确答案的标号填入空格内）（ 1）已知反应 a + 2b = 2d的速率方程为 v=kc（ a ） c2（ b），就该反应（） 是元反应 是非元反应 应由试验确定 无法确定答：正确答案是；（ 2）上升温度可以增加反应速

7、率，主要缘由是（） 增加分子总数 增加活化分子总数 降低反应的活化能 使反应向吸热方向进行答：正确答案是；（ 3）链反应的基本步骤有（），在链传递过程中，产生的自由基数目大于消耗掉的自由基数目的链反应是（）； 链的引发，链的传递 链的引发，链的传递，链的终止 直链反应 支链反应答：正确答案是和；3. 用锌和稀硫酸制取氢气，该反应的 rh 为负值，在反应开头后的一段时间内反应速率加快，后来反应速率又变慢，试从浓度、温度等因素来说明此现象；答：开头时，由于反应放热，使体系温度上升，加快反应了速率；随反应物的消耗，其浓度下降，反应速率随之变慢；4. 反应a（ g）+ b（ g）= 2d （g）， r

8、h 为负值，当达到化学平稳时，如转变下表中各项条件，试将其他各项发生的变化的情形填入表中：转变条件增加 a 的分压增加压力降低温度使用催化剂正反应速率速率常数 k 正答：转变条件增加 a 的分压增加压力降低温度使用催化剂正反应速率加快不变变慢加快速率常数 k 正不变不变减小加快5. 化学反应发生爆炸的缘由是什么？h2 和 o2 的混合物（ 2:1）的爆炸半岛图上为什么存在三个爆炸极限？答： 通常发生在自由基产生速率大于其销毁速率时，温度、压力和混合气体的组成都是影响爆炸的重要因素；在爆炸半岛图上， 当压力处于第一与其次爆炸极限时，支链反应速率加快， 自由基产生速率大于销毁速率而发生爆炸；当压力

9、升至其次和第三爆炸区间时，自由基销毁速率大于产生速率，进入慢速反应区， 不发生爆炸； 当压力达到第三爆炸限以上时， 发生的是热爆炸；6. 在 660k 时，反应 2no + o 2 = 2no 2 的有关试验数据如下表2c（no ） /（ mol · l 1）c（ o ） /（ mol · l 1）v（no ） /（ mol· l 1· s1 ）0.0100.0102.5× 100.0100.0205.0× 100.0300.0204.5× 10332求：（ 1）反应的速率方程及反应级数；（ 2）速率常数 k ；2（ 3）

10、c（ no ）= 0.035mol · l1 ， c（ o ） = 0.025mol ·l 1 时的反应速率；解：（ 1）速率方程通式可写作vkc x noc y o2将各级浓度及相应反应速率数据代入上式，可得2.5× 10 3 = k 0.01 x 0.01 y 35.0× 10 24.5× 10= k 0.01 x= k 0.03 x0.02 y0.02 y由（ 1）、（ 2）可得 y = 1 ，由（ 1）、（ 3）可得 x = 2 ；将 x =2,y = 1 代入速率方程，可得 vk c（no ） 2 c o 2 ；反应级数为3 级（ 2

11、）将 y =1， x =2 代入中任意式，可得 k = 2.5× 10 3 ·mol× ×（ 3）将 k 值及浓度数据代入速率方程， 1 1·l·sv = 2.51030.035 2 ×0.025 = 7.6 2 1 1×··s10mol l607. 放射性27 co 所产生的强 辐射，广泛用于癌症治疗；放射性物质的强度以“居里”表示；某医院一个20 居里的钴源，经肯定时间后钴源的剩余量只有5.3 居里；问这一钴源co60已有多少时间了；已知27的半衰期为 5.26a；解：此反应为一级反应， 1

12、由t 120.693可得，k0.693k5.26act0.132a 1将 k = 0.132 a、c0 = 20 居里、 ct = 5.3 居里， 代入 lnkt ，c0就 ln5 .3 = 0.132 t；t = 10.06 a206 某药物分解反应为一级反应，在37时，反应速率常数k 为 1，0.46h如服用该药 0.16g ，问该药在胃中停留多长时间方可分解90%；解：将 cct，得t = 1 90% ×0.16 = 0.016g 代入一级速率方程为lnktc00.016ln0.16= 0.46t ；t = 5h7 在 500k 时，硝基甲烷（ ch 3no 2）的半衰期是 6

13、50s；试求该一级反应的 （ 1）速率常数；（ 2）硝基甲烷的浓度由0.05mol · l 1 减至 0.0125mol · l 1 所需时间；（ 3）继（ 2）之后 1h 硝基甲烷的浓度；解： （ 1）一级反应；k0.693t 120.6936501.073110（ s）（ 2） ct = 0.0125mol 1·l· ,co = 0.05moll 1 代入一级反应速率方程，可得ctlnlnc00.01250.05= 1.07× 103t ；t = 1300s1（或推论，反应由0.05mol ·l 1 减至 0.0125mol &#

14、183;l 1 经受两个半衰期，因此t = 2 ×t=1300s）2（ 3）继（ 2）以后，反应时间为t = 1300 +3600 = 4900 （ s）， 代入速率方程表达式，得 lnct 0.05= 1.07× 10 3×4900 ；ct = 2.64411×0mol ·l10在稀的蔗糖溶液中（即水大量存在）发生以下反应：c12h 22o11（ aq） + h 2o（ l）2c6h 12o6（ aq）该反应为一级反应，如该反应的速率常数k 为 0.034h1 ，且蔗糖溶液的起始浓度为0.010 mol · l1 ，试求：（ 1）蔗

15、糖水解反应的起始速率； （ 2） 5h 后蔗糖的浓度；解： （ 1）该一级反应的速率方程可写作v = k c（ c12h22o11）起始速率 v = 0.034×0.010 = 3.4ctct1×0 4mol ·l 1·h11（ 2） lnc0= k tln0.010.0345ct = 0.0084 mol l ·11某病人发烧至 40，使体内某一酶催化反应的速率常数增大为正常体温（ 37）时的 1.23 倍；试求该催化反应的活化能；ea/rtk2ea t2t1解：由阿氏公式 k = a· e，可得 lnk1rt1t2将 t1 = 2

16、73 + 37 = 310k,t2 = 273 + 40 = 313k,k2 = 1.23 k1代入公式，有ln k2ea t2t1 ；k1rt1t21.23k1ealn3133 310k18.31410310313ae = 55.70 kj .mol 1112反应 2nocl （g） = 2no （g） + cl 2（ g）的活化能为 101kj· mol， 300k 5 11时，速率常数k1 为 2.80× 10l· mol· s，试求 400k 时的速率常数k2；解：由 ln k2ea t2t1 ；有k1rt1t2k2101400300ln2.80

17、10 58.31410 3300 ；400k2 = 0.698 lm·ol 1 1s·13已知青霉素g 的分解反应是一级反应，37时其活化能为 84.8 kj·mol 1，指前因子 a 为 4.2× 1012h1 ，试求 37时该反应的速率常数k；解：代入阿氏公式k = a ·e ea/rt 得k4.21012 e84.4 / 8.31410 327337 4.21012 e 347.21 ×103 1h14 300k 时，以下反应h2o2（ aq）= h 2o（ l） + （ 1/2） o2（ g） ea/rt的活化能为 75.3kj· mol 1；如用 i 催化，活化能降