中南大学物理化学第七章 作业解答

3、N2O5的分解反应N2O5→2NO2+O2是一级反应，已知某温度下该反应的速率常数为4.8×10–4s–1。（1）求反应的半衰期；（2）若反应在密闭容器中进行，反应开始时容器中只

充有N2O5，其压力为66.66kPa，求算反应开始后10s及10min时的压力。解：（1）对于一级反应有：（2）由题意得：N2O5→2NO2+O2总压一级反应方程当10s时，当10min时，5、解：（1）由速率常数单位知反应为二级反应，故有：（2）、由题意得：根据7、解：若是零级反应，则代入各组数据得：计算结果表明，k0基本为常数，可见反应确为零级反应。t/min6.513.026.552.6∞54.465.183.2103.9124.18、二甲醚气相分解反应为：CH3OCH3（A）=CH4（B）+H2（C）+CO（D）773K时，将二甲醚充入真空反应器内，测量反应器内压强的变化，数据如下：求反应级数n。解：CH3OCH3(A)=CH4(B)+H2(C)+CO(D)总压设题给的反应为一级反应，则有：把和代入，则：把题给的各组数据代入上式：计算结果表明，k1基本为常数，可见反应确为一级反应。在一定的温度及初始浓度条件下，测得的分数寿期如下：0.10.0129836720.20.0229818360.10.013081836[Co（NH3）5F2+]0

/mol•dm–3

[H+]0/mol•dm–3

T/K10–2t1/2s–1

10–2t3/4s–1（1）求反应级数α及β；（2）求算298K和308K时的速率常数k；（3）求算活化能。13、反应

被酸

催化。若反应速率方程为：r=k[Co（NH3）5F2+]α[H+]β解：（1）因为H+作为催化剂，在反应进程中[H+]=常数，故由表中数据可见，反应的，这正是一级反应的特征，则又因为代入289K时的两组数据，得（3）（2）17、已知反应A（g）=B（g）+C（g）在298K时，正、逆反应的速率常数kf和kr分别为0.2s–1和5.0×10–9Pa–1s–1，当温度上升

到310K时，kf和kr都增加到原来的两倍。（1）求算反应在298K时的平衡常数；（2）求算正、逆反应的活化能；（3）如果在298K反应开始时只有反应物A（g），其压强为101.325kPa，计算当总压强增至151.987kPa时所需时间。解：（1）反应在298K时的平衡常数：（2）求算活化能：正反应的活化能：逆反应的活化能：由已知条件知：即（3）总压强增至151.987kPa时所需时间为21、甲烷的热分解反应由如下的4个基元反应所组成，试推导

总反应的速率方程。（1）（2）（3）（4）根据稳态法得：解：由4个基元反应可得总反应为

：反应速率可用三种物质的浓度变化表示，它们的关系如下

：由（3）式得：把（4）式代入（2）式整理得：把（3）式整理得：把（5）式代入（6）式整理得：根据题给第三个基元反应得：或由题给第2个基元反应得：由（5）式和（7）式得：反应速率为或由题给4个基元反应得：把（5）式和（7）式代入上式得：反应速率为22、N2O5的分解历程如下：（a）设NO和NO3是活泼中间物，请用稳态假设推导出用O2的

生成表示的反应速率方程ra（b）设反应（2）是速控步，请用平衡假设求出反应速率方程rb（c）什么情况下，ra=rb？解：（a）用O2的生成表示的反应速率方程根据稳态法得（2）由（3）式得：代入（2）式有整理得：代入（1）有（b）由于反应（2）是速控步，故总反应速率可表示为由于反应（2）是慢反应，NO3的消耗速率较慢，因此NO2的浓度