物理化学第六章习题

1、P228-3某溶液含某溶液含NaOH和和CH3CO2C2H5，浓度均为，浓度均为0.0100 moldm-3。在。在308.2K时，反应经时，反应经600s后分解后分解55.0%，已知该皂化反应为二级反应。在该温下计算，已知该皂化反应为二级反应。在该温下计算，(1) 反应速率常数反应速率常数(2) 1200s后能分解多少。后能分解多少。(3) 分解分解50.0%的时间。的时间。解解: 反应为：反应为：NaOH +CH3CO2C2H5 CH3CO2Na+C2H5OH第六章习题第六章习题-1-(1) 反应速率常数为反应速率常数为:1/cA =1/cA,0 +kt反应为二级反应反应为二级反应反应可近

2、似为恒容反应，反应可近似为恒容反应， cA = cA, 0 ( 1-xA)k =1/t (1/cA- -1/cA,0)=xA/tcA,0(1- -xA) =0.550/600 0.0100 (1- -0.550) =0.204dm3.mol-1.s-1(2) 1200s后分解后分解:xA =1/(1+1/(ktcA,0) =1/1+1/(0.204 1200 0.0100) =0.71=71%-2-(3) 分解分解50.0%的时间的时间:t1/2=1/(kcA,0) =1/(0.204 0.100) =490 s-3-P228-6某零级反应某零级反应A C + D 开始时只有反应物且浓度开始时

3、只有反应物且浓度为为0.1 moldm-3，反应，反应600s后反应物的浓度为后反应物的浓度为0.05 moldm-3，试求速率常数，试求速率常数k和反应的完成时间。和反应的完成时间。反应为零级反应反应为零级反应解解: cA=cA,0- -kt(1) 反应速率常数为反应速率常数为:k = (cA,0- -cA)/t =(0.10- -0.05)/600 = 8.333 10-5 mol.dm-3.s-1(2) 反应完成时间为反应完成时间为:t = (cA,0- -cA)/k =(0.10- -0.0)/ 8.333 10-5 = 1200 s-4-P229-9乙醛热分解乙醛热分解 是不可是不可

4、逆反应，在逆反应，在518C和恒容下的实验结果见下表，和恒容下的实验结果见下表，试求乙醛分解反应的级数和速率常数。试求乙醛分解反应的级数和速率常数。CH3CHO(g)CH4(g) +CO(g)初始压力初始压力(纯乙醛纯乙醛)100s后系统总压后系统总压0.400kPa0.500kPa0.200kPa0.229kPaCH3CHO(g)CH4(g) +CO(g)解解: t=0 pA,0 0 0 p总总=pA,0t=100 pA pA, 0-pA pA,0-pA p总总=2pA,0-pA有：有： pA= 2 pA,0 - p总总-5-反应级数可以用积分法确定反应级数可以用积分法确定:设反应为设反应为

5、1级，级，ln(pA /pA,0)= - -kt则则 k= ln(pA,0 /pA)/t = lnpA,0 /(2pA,0-p总总)/t 代入数据：代入数据： k1= ln0.400 /(2 0.400-0.500) /100=0.00288s-1 k2= ln0.200 /(2 0.200-0.299) /100=0.00157s-1速率常数相差大，否定为一级反应。速率常数相差大，否定为一级反应。-6-设为设为2级反应：级反应：pA-1= pA,0-1+kt则则 k= (pA-1 - pA,0-1)/t = (2pA,0-p总总) -1- pA,0-1/t 代入数据：代入数据： k1= (2

6、 0.400-0.500)-1 -0.400-1 /100=0.00833 kPa.s-1 k2= (2 0.200-0.299)-1 -0.400-1 /100=0.00848 kPa.s-1 速率常数非常接近，可认为是二级反应。速率常数非常接近，可认为是二级反应。 k=1/2(k1+ k2)=0.00841 kPa.s-1-7-P229-11已知反应已知反应A + 2B C的速率非常为的速率非常为u u =kcAa acBb b。 反应速率与浓度的关系见下表：反应速率与浓度的关系见下表：试求反应级数和速率常数。试求反应级数和速率常数。cA.0/(mol.dm-3)0.1cB.0/(mol.

7、dm-3)0.1u u0/(mol.dm-3.s-1)0.0010.20.10.0020.10.20.004-8-解解: 将实验数据代入速率方程将实验数据代入速率方程0.001 =k(0.1)a a(0.1)b b0.002 =k(0.1)a a(0.2)b b0.004 =k(0.2)a a(0.1)b bk = 1 dm6.mol-2 .s-1 a a = 2； b b = 1；反应级数为；反应级数为 a a + b b = 3-9-P229-12某化合物的分解是一级反应，其反应活化能某化合物的分解是一级反应，其反应活化能Ea =163.3kJmol-1。已知。已知427K时该反应速率常数

8、时该反应速率常数k= 4.3 10-2s-1，现在要控制此反应在，现在要控制此反应在20min内转化率达内转化率达到到80%,试问反应温度应为多少？试问反应温度应为多少？解解: k=ln(cA,0/cA)/t反应为一级反应，反应为一级反应，反应可近似为恒容反应，反应可近似为恒容反应，cA = cA, 0 (1-xA)k = -ln(1- -xA)/t = -ln(1- -0.8)/(20 60) = 0.001341s-1-10-K397)42711(315. 810003 .163043. 000134. 0ln)11(ln221212TTTTREkka-11-P229-15某药物分解某药物

9、分解30%即为失效，若放置在即为失效，若放置在3的冰箱中保的冰箱中保质期为两年质期为两年,某人购回此新药物，因故在室温某人购回此新药物，因故在室温(25)下下搁置了两周，试通过计算说明此药物是否已经失效？搁置了两周，试通过计算说明此药物是否已经失效？已知该药物分解百分数与初始浓度无关，且分解活化已知该药物分解百分数与初始浓度无关，且分解活化能能Ea =130.0kJmol-1。解解: k=ln(cA,0/cA)/t由于该药物分解百分数与初始浓度无关，由于该药物分解百分数与初始浓度无关，故反应为一级反应，故反应为一级反应，反应可近似为恒容反应，反应可近似为恒容反应，cA = cA, 0 (1-xA)t/k = -ln(1- -xA)=常数常数t1/t2 = k2/k1-12-weeks 2days2 .11)2 .27612 .2981(315. 810000 .130)2365()11(exp)11(exp21212121221 tTTREttTTREkkttaa药效已经失效药效已经失效ay03181. 0)2 .27612 .2981(315. 810000 .130