第3章-习题及思考题答案

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第页/共页习题一:挑选题下列讲述中准确的是(B)§3.7A溶液中的反应一定比气相中的反应速率大B反应活化能越小，反应速率越大C增大系统压力，反应速率一定增大D参加催化剂，使正反应活化能与逆反应活化能减少相同倍数升高同样温度,普通化学反应速率增大倍数较多的是(C）§3.5A吸热反应B放热反应CEa较大的反应DEa较小的反应已知2NO(g)+Br2=2NOBr反应为基元反应，在一定的温度下，当总体积扩大一倍时，正反应为本来的（D）§3.3A4倍B2倍C8倍D倍一级反应的半衰期与反应物初始浓度的关系是(A)§3.4A无关B成正比C成反比D平方根成正比已知2A+B=C的速率方程为r=k[C(A)]2[C(B)],该反应一定是（A）§3.3A三级反应B复杂反应C基元反应D不能判断某基元反应A+B=C的Ea(正)= 600kJ/mol,Ea(逆)=150kJ/mol,则该反应的热效应ΔrHmθ为(A)§3.5A450kJ/molB-450kJ/molC750kJ/molD375kJ/mol对于所有的零级反应，下列讲述中准确的是（B)§3.4A活化能很低B反应速率与反应物浓度无关C反应速率常数为零D反应速率与时光无关一定条件下某一反应的转化率为38%，当有催化剂时，反应条件与前相同，达到平衡时反应的转化率为（C）§3.7A大于38%B小于38%C等于38%D无法判断二计算题某反应A+2B2P,试分离用各种物质的浓度随时光的变化率表示反应速率§3.1解:r=按照质量作用定律,写出下列基元反应的速率方程§3.3A+B2P(2)2A+B2P(3)A+2B2P+2S解:（1）r==k·CA·CB(2)r==k·CA2·CB(3)r==k·CA·CB2按如实验,在一定温度范围内NO和Cl2反应是基元反应,反应式如下:2NO+Cl22NOCl写出质量作用定律的数学表达式，反应级数是多少？其他条件不变，将容积增强一倍,反应速率变化多少?容积体积不变,将NO浓度增强2倍,反应速率变化多少?§3.3解(1)r==k·C(NO)2·C(Cl2)反应对NO是二级，对Cl2是一级,反应总级数是3.将容积增强一倍:r’=k2=kC(NO)2C(Cl2)=r将NO浓度增强2倍：r’’=k[3C(NO)]2C(Cl2)=9kC(NO)2C(Cl2)=9r某人工发射性元素放出α粒子，半衰期为15min，试计算该试样蜕变（转化率）为80%时需要多少时光。§3.4解：α衰变方程式：Y+为一级反应故k=-1)由一级反应积分式得转化率为80%时5.某一级反应,若反应物浓度从1.0mol·dm-3降到0.20mol·dm-3需30min,问反应物浓度从0.2mol·dm-3降到0.04mol·dm-3需要多少分钟？求该反应速率常数k.§3.4解：一级反应常数k=-1)则反应物从0.2mol·dm-3降到0.04mol·dm-3需时：t’=在一级反应中,消耗99.9%反应物所需时光是消耗50%反应物所需时光的多少倍?§3.4解:消耗50%反应物所需时光消耗99.9%反应物所需时光在1dm3溶液中含等物质的量的A和B,60min时A反应了75%，问反应到120min时，A还剩余多少没有作用？设反应：（1）对A为一级反应，对B为零级；（2）对A为一级反应，对B为一级；（3）对A,B均为零级。§3.4解：（1）对A为一级反应，对B为零级，则故则A还剩余1-X2=0.0625=6.25%.（2）对A为一级反应，对B为一级且起始浓度相等:r=-积分式：1c则t1t2A还剩余1-x（3）对于A、B均为零级反应，速率与反应物浓度无关。c0.25k=所有反应完所需时光：t因此120min时，A已消耗完毕。8.反应2NOCl→2NO+Cl2在200t/s0200300500C(NOCl)/(mol·dm-3)0.020.01590.01440.0121反应开始时惟独NOCl，并认为反应能举行究竟，求反应级数和速率常数。§3.4解：用尝试法计算出不同时刻零级反应、一级反应和二级反应速率常数：t/sKkk2002.05×10-5mol·dm-3·s-11.15×10-3s-16.45×10-2mol-1·dm3·s-13001.87×10-5mol·dm-3·s-11.10×10-3s-16.48×10-2mol-1·dm3·s-15001.58×10-5mol·dm-3·s-11.00×10-3s-16.53×10-2mol-1·dm3·s-1200~300时光段1.50×10-5mol·dm-3·s-19.91×10-4s-16.55×10-2mol-1·dm3·s-1300~500时光段1.15×10-5mol·dm-3·s-18.70×10-4s-16.60×10-2mol-1·dm3·s-1惟独二级反应速率公式计算所得速率常数一致，故该反应为二级反应反应速率常数k=6.45+6.48+6.53本题也可用CA-t,lncAc0-t,1cA-t作图所得曲线判断，所得为直线的是1c-t曲线，斜率为0.0653，故为二级反应，速率常数为9.某一级反应在340K时达到20％的转化率需时3.2min,而在300K时达到同样转化率用时12.61min，试预计该反应活化能。§3.5解：由一级反应积分式ln1得：340K时k1=13.2ln11-0.10=6.97×10300K时k2=112.61ln11-0.20=1.77×由阿仑尼乌斯公式k=Ae-EaRT得lnk1故ln6.97×10-21.77×10-2=-Ea8.314(1300-1340)得Ea=2.9110.65℃时N2O5气相分解速率常数为0.292min-1,活化能为103.3kJ·mol-1,求80℃时的速率反应常数K和半衰期t12解：按照阿仑尼乌斯方程lnk2k1=lnk20.292得k2=1.39min由速率常数量纲可知，该反应为一级反应故t12=11．300K时，下列反应H2O2（aq）→H2O（l）+12O2（g）的活化能为75.3kJ∙mol-1。若用I-催化，活化能降低为56.5kJ∙解：由阿仑尼乌斯方程k=Ae得：k（I-）k=k（酶）k=Ae-12．反应2HI→H2+I2在无催化剂存在时，其活化能Ea（非催化）=184.1kJ∙mol-1，在以Au作催化剂时，反应的活化能Ea（催化）=104.6kJ∙mol-1。若反应在503K时举行，倘若指前因子A（非催化）解：由阿仑尼乌斯方程k=Ae-k(催化)k（非催化）思量题1．对于等容反应0=BνBB，如何用物质B的浓度表示反应速率？答：对于等容反应r=1ν2．区别以下概念：（1）反应速率与反应速率常数；§3.3答：反应速率是指一定条件下，反应物改变为产物的快慢，即参加反应的各物质的数量随时光的变化率。反应速率常数是针对反应物浓度与反应速率间定量关系式（速率方程）的一个参数，对于反应aA+bB→gG+hH，速率方程为r=kcAa（２）基元反应与非基元反应；§3.2答：由反应物分子（或离子、原子以及自由基等）直接互相作用而生成产物的反应，称为基元反应。非基元反应是由两个或两个以上基元反应构成的总反应。（３）反应分子数与反应级数；§3.3答：对于速率方程r=kcAαcBβ，将α称为物质Ａ的反应级数，β对于基元反应，反应级数与反应分子数普通是一致的，但反应分子数只能是非零正整数。（４）活化分子与活化能；§3.5答：在基元反应中，并不是反应物分子间任何一次直接互相作用都能发生反应，惟独少数能量较高的分子直接互相作用才干发生反应。这些能量较高的分子称为活化分子。分子间发生反应时普通分子变为能够发生反应的活化分子所需的能量为活化能。 3.符合质量作用定律的反应一定是基元反应吗？容易级数反应是容易反应吗？答：符合质量作用定律的反应不一定的基元反应，它有可能是包含多个基元反应的复合反应，只是在速率方程形式上符合质量作用定律。容易级数反应：凡是反应速率只与反应物浓度有关，且反应级数无论α、β都只是零或正整数的反应。容易反应：总反应由一种基元反应构成。所以，容易反应是容易级数反应，但反过来不成立。§3.34.零级、一级、二级等浓度反应各自有何动力学特征？§3.4见课本P78，表3-15.决定反应级数有哪几种处理主意？有何优点、缺点？§3.4答：一）微分主意：按照速率方程微分式来决定反应级数。优点：既适于整数级反应，也适用于分数级反应。缺点：实验要求测试参数多，工作量大。二）积分法：按照速率方程积分式来决定反应级数，包含尝试法和作图法。（1）尝试法：将不同时光测出反应浓度代入各反应级数积分式中，倘若算出不同时光速率常数近似相等，则该式的级数为反应级数。（2）作图法：按照各种积分式线性关系作图，若有一种图成直线，则图所代表的级数，就是该反应级数。优点：只要一次实验数据就能用尝试法或作图法决定反应级数。缺点：不够灵巧，只能运用于容易级数反应。三）初始速率法决定反应级数在一定条件下，反应开始的瞬时速率为初始速率。因为反应刚刚开始，逆反应和其它反应的干扰小，能较真切的反应出反应物浓度对反应速率的影响。初始速率法是由反应物初始浓度的变化决定反应速率、反应级数和速率方程式的主意。详细操作是：将反应物按不同组成配制成一系列混合物。先只改变一种反应物A的浓度，保持其他反应物浓度不改变。在某一温度下反应开始，获得CA-t图,决定t=0时的瞬时速率。若能获得至少两个不同CA条件下的瞬时速率，按照两个CA比及两个r比值的关系，即可决定反应物A的反应级数α。同样的主意，可以决定其他反应物的反应级数。6.试按照零级、一级、二级等浓度反应的半衰期与起始浓度的关系，预测n级等浓度反应半衰期与起始浓度关系。§3.4解：对于n级等浓度反应：-(dCA)/dt=knCAn积分上式，得：knt=(1/(CAn-1)-1/(C0n-1))×1/(n-1)（n≠1）计算半衰期，反应物转化率为1/2，即CA=1/2C0T1⁄2=(2n-1-1)/(（n-1）knC0n-1)（n≠1）7.温度是如何影响反应速率的？反应速率与活化能有何关系？§3.5答：改变温度可以改变反应速率常数k，进而改变反应速率。温度对反应速率常数的影响遵循阿伦尼乌斯公式，即：k=AeEa/RT活化能越高，活化分子数越少，反应速率越慢。活化能小于40kJ·mol-1反应，其反应速率异常大，反应可眨眼完成；活化能大于400kJ·mol-1的反应，其反应速率异常小。8.简述容易碰撞理论和过渡状态理论要点。§3.6答：容易碰撞理论：（1）碰撞分子看作无结构的刚性球体，反应物分子必须发生有效碰撞才干发生反应。（2）反应速率r与单位体积，单位时光内分子的碰撞次数z成正比。过渡态理论：（1）反应物分子变成产物分子要经过一个过渡态，形成一个活化配合物，在活化配合物中，旧键未彻低断裂，新键也未彻低形成。（2）活化配合物是一个高能态的“过渡区物种”，很不稳定，它既能疾驰与本来反应建立热力学平衡，又能进一步分解为产物，分解为产物一步是慢步骤。