第07章基元反应动力学习题答案

第07章基元反响动力学习题及答案第07章基元反响动力学习题及答案第七章基元化学反响动力学习题及答案1.N2O5在25℃时分解反响的半衰期为5.7h,且与N2O5的初始压力没关。试求此反响在25℃条件下达成90%所需时间。解：由题意知此反响为一级反响k10.69320.69320.1216h1t15.72ln(1y)k1t1tln(1)/k1ln(11y)/0.121618.9h190%即达成90％所需时间为18.9h。2．异丙烯醚气相异构化成丙烯酮的反响是一级反响，其反响速率系(常)数与温度的关系为：k/s－1=5.4×1011exp(－122474J·mol－1/RT)，150℃下，反应开始时只有异丙烯醚，其压力为101325Pa，问多长时间后，丙烯酮的分压可达54kPa？解：k/S－1＝5.4×1011exp[－122474/8.314×150＋273）]＝4.055×10－4据题意：lnp0kt3ln1013254.005104t10132554000t＝1877S3.双分子反响2A(g)kB(g)+D(g),在623K、初始浓度为0.400moldm－时,半衰期为105s,恳求出反响速率系数kA(g)反响掉90%所需时间为多少?若反响的活化能为140kJmol-1,573K时的最大反响速率为多少?解：(1)r=k[A]2,t0.503-1-1=1/(2k[A]),k=0.012dmmols(2)1/[A]–1/[A]0=2kt,t=945sln(k/k’)=(Ea/R)(1/T’-1/T),573K时k=0.00223dm3mol-1s-1,最大反响速率rmax=k[A]02=3.6×10－4moldm-3s-1.4．450℃时实验测定气相反响3A+B→2C的速率数据以下；实验初压/Pa初速率－dpB/dt/(Pa/h)PA,0PB,01．1001.000.01002．2001.000.04003．4000.500.0800(1)若反响的速率方程为r=kPxyAPB，求x、y及k。(2)求P=150PaPB=0.75Pa时反响的速率。A解：（1）把1、2两组数据分别代入速率方程rYkpA·pB并对比，得：r/r＝(100/200)X12即0.0100/0.0400＝（100/200）X4xlg1/2＝lg1/4因此x＝2r2/r3＝（200/400）2·(1.00/0.50)y＝(1/2)2·2y即0.04/0.08＝（1/2）2·2y因此y＝1Xy2p由于r＝kp·p＝kpBABA因此k＝r/p2p代入第一组数AB据：k＝0.0100/1002×1得k＝1.00×10－6Pa-2·h-12－62×0.75＝(1)r＝kpApB＝1.00×10×1500.0169Pah-1某反响物A的分解反响为2级反响，在300K时，分解20%需要12.6min，340K时，在相同初始浓度下分解达成20%需3.2min，求此反响的活化能。解：由公式1/C－1/Co＝k2t得：1/[（1－20％）Co]－1/Co＝k2t①1/(20％C)o－1/Co＝k2t②①比②得：kt/k2t＝1，即k/k2225＝t/t＝3.2/12.6由于因此

k2Ea(11ln'R')k2TTRln(k2/k2')8.314ln(123..26)29057J.mol1Ea1111(T'T)()340300(7747)恒容气相反响A（g）→D（g）的速率常数k与温度T拥有以下关系式：ln（k/s-1）=24.00－9622TK1）确立此反响的级数；2）计算此反响的活化能；（3）欲使A（g）在10min内转变率达90%，则反响温度应控制在多少度？解：（1）题中所给k的单位为S－1,因此反响为一级反响。2）lnk＝－Ea/R·1/T＋C与ln(k/S-1)＝24.00－9622/（T/K）对比较可得：Ea/R＝9622K6Ea＝9622K·R＝80.00KJ·mol-1（3）ln(1)k1t1yk1ln(1)/tln(1)/100.2303S11y190%由ln(k/s-1)＝24.00－9622/（T/K）得：0.2303＝24.00－9622/（T/K）T＝404.8K⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯p305解：(1)2NH3==N2+3H2，四分子反响是不存在的，故逆向不是基元反响，依据微观可逆性原理，说明正向也不是基元反响。(2)N2O5==2NO2+1/2O2，反响分子数没有分数，故逆向不是基元反响，依据微观可逆性原理，正向也不是基元反响。(3)2H+2O==H2O2，四分子反响是不存在的，故正向不是基元反响，依据微观可逆性原理，说明逆向也不是基元反响。(4)2HI==H2+I2，理论和实践均证明该反响不是基元反响。4解：kp=1.8×104(kPa·min)-1，说明是二级反响，-dc/dt=kcc2，-dp/dt=kpp2，p=cRT，则kc=kpRT=1.8×104×8.314×500=7.48×107mol-1·dm3·min-1p3162解：2A(g)+B(g)—→E(g),三分子反响，r=kcA2cB7r/r=k(1/2cA,0)(1/2c)/(k(cA,0)(c))=1：81/202B,02B,03解：A—→B+C，总压t=0p0,Ap0,Bp0,Bp0=p0,A+2p0,Bt=tpt,Ap0,A-pt,A+p0,Bp0,A-pt,A+p0,Bpt=2p0,A+2p0,B-pt,At=∞0p+p0,Bp0,A+p0,Bp+2p0,A∞=2p0,A0,B由总压关系知：p-p00,A，p-pt=pt,A∞∞则：lnp0,App0ktpt,Alnptp4解：一级反响：t1/2=ln2/k，t3/4=ln(1/(1-3/4))/k=ln4/k=2ln2/k=2t1/2，t3/4/t1/2=2。t0.99=ln(1/(1-0.99))/k=ln100/k=2ln10/k,t0.99/t1/2=2ln10/ln2=6.645二级反响：t1/2=1/kc0，t3/4=(1/(1/4c0)-1/c0)/k=3/kc0，t3/4/t1/2=3。t0.99=(1/(0.01c0)-1/c0)/k=99//kc0，t0.99/t1/2=(99//kc0)/(1/kc0)=995解：A→P,t1/2=ln2/k=69.3s,k=0.01s-1,ln(1/(1-0.8))=kt,t=ln5/0.01=160.94s6解：t7/8/t1/2=3,是一级反响：t7/8=(1/(1-7/8))/k=ln8/k=3ln2/k=3t1/2。7解：(NO2)CH2COOH(l)→CH3NO2(l)+CO2(g)t=0t=t0c00t=tctVtt=∞0V∞0∝V,ct∝V-Vt∞∞lnc0lnVk(tt0),lnVlnVk(t2t1)ctVVtVVt,2VVt,1VVt,1k(t21VVt,1lnt1),klnVVt,2t2t1VVt,28t/min2.283.925.928.4211.9217.47∞V/cm34.098.0512.0216.0120.0224.0228.94k/min-10.1060.1050.1080.1060.107均匀：k=0.1064min-1kE(T2T)9.86104Ea(308298)-18解：ln,ln3.19104,Ek1RT2T18.314308298a=86.11kJmolk=Aexp(-Ea/RT),9.86×10-4=Aexp(-86110/(8.314×308)),A=3.96×1011s-13.19×10-4=Aexp(-86110/(8.314×298)),A=3.96×1011s-1,A=3.96×1011s-1解：t1/2=ln2/k1,k1=0.693/600=1.155×10-3min-1ln(1/0.25)=k2×30,k2=0.0462min-1lnk2Ea11,ln0.046225060011,T2=1235KkRT1T21.1551038.3141073T12p322页1证明：Z=1/2π(r+r21/22,μ=m2/2m=m/2AAAAAAAAZAA=8rA2(πkT/mA)1/2NA2解：(1)q=exp[-Ec/(RT)],q=exp[-100000/(8.314×400)],q=8.73×10-14q=exp[-120000/(8.314×400)],q=2.13×10-16(2)q2/q1=exp[Ec/(RT)]=exp[10000/(8.314×400)]=20.23(3)q2/q1=exp[-100000/(8.314×1000)]/exp[-100000/(8.314×400)]=6.84×107p329页3证明：k=kTKc,lnk=lnkT+lnKc≠，hhlnkEa1lnKcRTrUm，Ea=rUm+RTTRT2=TRT2RT2T双分子气相反响：rHm=rUm+(1-2)RT，rUm=rHm+RT9Ea=rUm+RT=rHm+2RT4证明：关于气相反响A→B：kT=kTexprSmexprHm,Ea=rHm+RT，hRRT阿仑尼乌斯公式：TAexpEa，对照：A=ekTexprSmk=RThR（第七章）基元反响动力学练习题-37-2500K时气相基元反响A+B=C，当A和B的初始浓度皆为0.20moldm时，初始速率为5.0×10-2moldm-3s-1求反响的速率系数k；当反响物A、B的初始分压均为50kPa（开始无C），系统总压为75kPa时所需时间为多少？解：(1)r0=k[A]0[B]0,k=1.25dm3mol-1s-1(2)p0(A)=p0(B),r=kpp(A)2,p=2p0(A)-p(A),p(A)=p0(A)/2,kp=k/(RT),t1/2=1/[kpp0(A)]=66s7-3已知在540―727K之间和定容条件下，双分子反响CO（g）+NO2（g）→2（）（）的速率系数k表示为k/(mol-13s-1)=1.210EaCOg+NOgdm×10exp[RT，Ea=-132kJmol-1。若在600K时，和2的初始压力分别为667和/()]CONO933Pa，试计算：该反响在600K时的k值；(2)反响进行10h此后，NO的分压为若干。解：(1)T=600K时的k=0.0386dm3mol-1s-1值(2)kp=k/(RT)=7.75×10-9Pas-1,NO的分压为p;ln{[p0,B(p0,A-p)]/[p0,A(p0,B-p)]}/(p0,A-p0,B)=kt;p=142Pa107-4N2O（g）的热分解反响为2N2O(g)k22N2(g)O2(g),从实验测出不一样温度时各个开端压力与半衰期值以下：T96796710301030/Kpo/kPa156.78739.1977.06647.996t1/2/s38015201440212(1)求反响级数和两种温度下的速率系数kp和kc。求活化能Ea。若1030K时N2O(g)的初始压力为54.00kPa，求压力达到64.00kPa时所需时间。解：(1)r=kpp2,t1/2=1/(2kpp0),kp=kc/(RT);p-5-1-1c3-1-1967K时;k=0.8410×kPas,k=0.068dmmols1030K时;kp=4.9210×-5kPa-1s-1,kc=0.42dm3mol-1s-1a-1(2)活化能E=240.6kJmol(3)p0=,54.00kPa1/p-1/p0=2kpt;t=111s7-5硝基异丙烷在水溶液中与碱的中和反响是二级反响，其速率系数可用下式表示lg(k)3163-1311.89moldmmin1T计算反响的活化能在283K时，若硝基异丙烷与碱的浓度均为8.0×10-3mol.dm-3，求反响的半衰期。解：(1)Ea/(2.303R)=3163K,Ea=60.56kJ.mol-1,(2)k=5.17mol-1.dm3min-1,t0.5=1/(kc0)=24min117-6某溶液含有NaOH和CH3COOC2H5，浓度均为1.00×10-2mol.dm-3，298K时反响经过10min有39%的CH3COOC2H5分解，而在308K时，10分钟有55%分解，计算：该反响的活化能。(2)288K时，10分钟能分解多少？(3)293K时，如有50%的CH3COOC2H5分解需时多少？解：(1)1/[A]-1/[A]0=kt,k(298K)=6.39mol-1.dm3min-1,k(308K)=12.22mol-1.dm3min-1Ea=Rln(k1/k2)(1/T2-1/T1)=-1(2)288K时，k=3.2mol-1.dm3min-1,t=10min{[A]0-[A]}/[A]0=24.2%(3)293K时,k=4.55mol-1.dm3min-1,t0.5=1/(k[A]0)=22min7-7两个二级反响1和2拥有完整相同的频次因子,反响1的活化能比反响2的活化能超出10.46kJmol－1;在373K时,若反响1的反响物初始浓度为－3,经过60min后反响1已达成了30%,试问在相同温度下反响2的反响0.1moldm物初始浓度为0.05moldm－3时,要使反响2达成70%需要多长时间(单位min)?解：1/[A]-1/[A]0反响1×-2-13-112=kt,1:k=7.1410mol.dmmin,ln(k/k)=-10.4610×3/(RT),2-13-1.反响2:t=22.4mink=2.08mol.dmmin7-8氧化乙烯的热分解是单分子反响,在651K时,分解50%所需时间为363min,活化能Ea=217.6kJmol－1,试问如要在120min内分解温度应控制在多少75%,K?解：651K时:k10.5-1.温度T:0.52-1=ln2/t=0.00191mint=60min,k=0.01155min,T=682K127-9请计算在298K恒容下，温度每增添10KEa=kJmol－1碰撞频次增添的百分数；有效碰撞分数增添的百分数，由此可得出什么结论？(Ea=56.0kJmol－1)解：(1)Z2121)0.5增添的百分数1.7%/Z=(T/T=1.017,(2)q2/q1=exp[-Ea(1/T2-1/T1)/R]=2.08,增添的百分数108%7-10800K时单分子反响的速率系数的高压极值为5×10-4s-1，在相同温度下一级速率系数在4Pa压力降落为此值的一半，计算分子活化步骤的速率系数（以浓度单