化學反應動力學習題.doc

化學動力學基礎(習題課)1. 某金屬 的同位素進行放射，經14d（1d=1天后，同位素的活性降低6.85%。求此同位素的蛻變常數(shù)和半衰期；要分解 90.0%，需經多長時間？ 解：設反應開始時物質的質量為100%，14d后剩余未分解者為100%-6.85%，則 代入半衰期公式得 一、是非題下列各題中的敘述是否正確？正確的選“”，錯誤的選“”。 1.反應速率系數(shù)kA與反應物A的濃度有關。 2.反應級數(shù)不可能為負值。 3.對二級反應來說，反應物轉化同一百分數(shù)時，若反應物的初始濃度愈低，則所需時間愈短。 4.對同一反應，活化能一定，則反應的起始溫度愈低，反應的速率系數(shù)對溫度的變化愈敏感。 5. Arrhenius活化能的定義是。 6.若反應AY，對A為零級，則A的半衰期。二、 選擇題選擇正確答案的編號：1. 某反應，A Y，其速率系數(shù)kA=6.93min-1，則該反應物A的濃度從1.0moldm-3變到0.5moldm-3所需時間是：(A)0.2min；(B)0.1min；(C)1min；(D)以上答案均不正確。2. 某反應，A Y，如果反應物A的濃度減少一半，它的半衰期也縮短一半，則該反應的級數(shù)為：(A)零級；(B)一級；(C)二級；(D)以上答案均不正確。三、填空題在以下各小題的“ ”處填上答案。1.某化學反應經證明是一級反應，它的速率系數(shù)在298K時是k=(2.303/3600)s-1，c0=1moldm-3。(A)該反應初始速率u0為 (B)該反應的半衰期t1/2= (C)設反應進行了1h，在這一時刻反應速率u1為 。 2.只有一種反應物的二級反應的半衰期與反應的初始濃度的關系為 3.反應A B+D中，反應物A初始濃度cA,0=1moldm-3，初速度uA,0=0.01moldm-3s-1，假定該反應為二級，則其速度常數(shù)kA為 ，半衰期t1/2為 。4.某反應的速率系數(shù)k=4.6210-2min-1，則反應的半衰期為 5.反應活化能Ea=250kJmol-1，反應溫度從300K升高到310K時，速率系數(shù)k增加 倍。一、是非題1.；2； 3. ； 4 ； 5. ；6. 二、選擇題1.(B)；2.(A)；三、填空題1. 6.4010-4moldm-3s-1，1083.3 s ， 6.4010-5moldm-3s-12. 3. kA=0.01 mol-1dm3s-1 t1/2=100 s4. t1/2=15min5. k(310K)/k(300K)=25.361. 二甲醚的氣相分解是一級反應：CH3OCH3(g)CH4(g)+ H2(g) + CO(g)504時把二甲醚充入真空的定容反應器內，測得時間t時總壓力pt, 總數(shù)據(jù)如下： t / s0 390 777 1587 3155pt, 總/kPa41.3 54.4 65.1 83.2 103.9試計算該反應在504的反應速率系數(shù)及半衰期。2.A和B按化學計量比導入等容容器中，于400K發(fā)生如下反應: 2A(g) +B(g) Y(g) +Z(s)。已知速率方程為 =kAppB。設開始時總壓力為30Pa，反應在7.5min后總壓力降至20Pa。問再繼續(xù)反應多長時間可由20 Pa降至15 Pa？另外，A的消耗速率系數(shù)kA=？3. 氣相反應A+2BY的速率方程為。在定容800K時實驗結果如下：實驗1133133005.3234.721332660021.28 3266266008.675求反應分級數(shù)a和b及反應速率系數(shù)。4. 等容氣相反應AY的速率系數(shù)kA與溫度T具有如下關系式：( 1 ) 計算此反應的活化能；( 2 ) 欲使A在10min內轉化率達到90%，則反應溫度應控制在多少？5. 已知NaOCl分解反應速率系數(shù)在25時k=0.0093s-1，在30時k=0.0144s-1。試求在40時，NaOCl要用多少時間能分解掉99%？1.題解： CH3OCH3（g）CH4（g）+ H2 （g）+ CO（g）t =0: pA, 0 0 0 0t= t pA pA, 0- pA pA, 0- pA pA, 0- pA則 pt, 總=3(pA, 0- pA)+ pA=3 pA,0+2 pA即 代入數(shù)據(jù)得下表： t / s390 777 1587 3155kA/10-4s-14.28 4.38 4.46 4.50=4.4110-4 s-1 2.題解： 則故 設px為產物的分壓力，則：t=0： 0： =？： 則 ， 則 ， ， 可解得： ， 所求為。3.題解： A + 2B Yt=0： pA,0 pA,0 0 t=t： pA pB,0 - 2(pA,0 - pA) pA,0 - pAp(總)=pB,0-pA,0+2pA dp(總）/dt=2dpA/dt 對比實驗1, 2： B過量： 則 b=2。 實驗1： 實驗3 兩式相除，得 4=42a-1，則 a=1。反應速率方程為：dpA/dt=kApApB2由實驗1數(shù)據(jù)，=1.1310-10 Pa2h-1。 4.題解：(1)據(jù)Arrhenius方程的不定積分式： 與題中所給kA=f(T)的經驗式對比，得(2)求T: t=10min，轉化率xA=0.9,。5.題解：先求在40時的k =？，解得Ea=65643Jmol-1。，解得k(313K)=0.0022s-1。因為是一級反應，所以。一、是非題下列各題中的敘述是否正確？正確的選“”，錯誤的選“”。 1. 一級反應肯定是單分子反應。 2. 對于基元反應，反應速率系數(shù)總隨溫度的升高而增大。 3.（選自沈陽化工研究院1997年考研試題）質量作用定律僅能用于基元反應。二、 選擇題選擇正確答案的編號：1. 對元反應A+2BC, ，若將其反應速率方程寫為下列形式，;則kA、kB、kC間的關系應為：:(A)kA = kB = kC; (B) kA =2 kB = kC; (C) kA =kB = kC；(D)以上答案均不正確。2.元反應：H+Cl2HCl+Cl的反應分子數(shù)是:(A)單分子反應；(B)雙分子反應；(C)四分子反應；(D)以上答案均不正確。三、填空題在以下各小題的“ ”處填上答案。1.若反應A+2BY是元反應，則其反應的速率方程可以寫成 。答案：一、是非題1. ；2. ； 3. ；二、選擇題1.(C)；2.(B)；三、 填空題1.一、是非題下列各題中的敘述是否正確？正確的選“”，錯誤的選“”。 1. 設對行反應正方向是放熱的，并假定正、逆都是元反應，則升高溫度更利于增大正反應的速率系數(shù)。 2.若反應AY，對A為零級，則A的半衰期。二、選擇題選擇正確答案的編號：1.某反應速率系數(shù)與各元反應速率系數(shù)的關系為，則該反應的表觀活化能與各元反應活化能的關系是：(A)Ea=E2+E1-E4；(B)Ea=E2+(E1-E4)；(C)Ea=E2+(E1-2E4)1/2；(D)以上答案均不正確。2.有兩個都是一級的平行反應下列哪個關系式是錯誤的？ (A) k總=k1+k2；(B) E總=E1+E2；(C)；(D)；()以上答案均不正確。3.平行反應若指前參量k0,1k0,2，且E1E2，當升高反應溫度時，對提高B的產率有利。請指出，下述解釋中何者正確： (A) 升高溫度，可使k1k2，(B) 升高溫度可使反應加快，使反應減慢；(C)升高溫度，可使k1/k2的比值增加；(D)以上答案均不正確。三、填空題在以下各小題的“ ”處填上答案。1.鏈反應的一般步驟是(i) ；(ii) ；(iii) 。答案：一、是非題1. ； 2. ；二、選擇題1.(B)； 2.(B)； 3.(C)；三、填空題1.鏈的引發(fā) 鏈的傳遞 鏈的終止1.某1-1級平行反應， 中，兩反應指前參量之比為k0,1：k0,2 =100：1，若又知反應(1)的活化能比反應(2)的活化能大14.7 kJ mol-1 ，試求反應溫度為464 K時Y在產物中的摩爾分數(shù)可達多少。2.反應 CO2 + H2O H2CO3，已知k1(298 K) = 0.0375 s-1，k1(273 K) = 0.0021 s-1， 728 Jmol-1，設DUm在此溫度范圍內為常量。試求正、逆反應的活化能。3 . 某對行反應A Y，已知k1=0.006 min-1，k-1=0.002 min-1，如果反應開始時只有A，其濃度用cA,0表示。(1)當A和Y的濃度相等時需要多少時間？(2)經100 min后，A和Y的濃度各為若干？4. N2O5氣相分解反應 N2O5 2NO2 + O2 的反應機理如下：(i) N2O5 NO2 NO3 ；(ii) NO2 NO3 N2O5； (iii) NO2 NO3 NO2 O2+NO ； (iV) NO NO3 NO2 。 設 NO3 和NO 處于穩(wěn)定態(tài)，試建立總反應的動力學方程式 。5 反應 2NO + O2 2NO2 是三級反應, 且反應速率隨溫度升高而下降。其反應機理為：2NO N2O2 （快）；N2O2O2 2NO2 （慢）。又已知 2NO N2O2 的rUm 0。試導出總反應的動力學方程式，并解釋其反應級數(shù)及反應速率與溫度的關系。答案：1.題解：T= 464 K 時, =2.21 , =0.692.題解： =77.983 kJmol3.題解：(1) 由 當 cA=cY 時，即 xA=0.5，代入，得 t=137.3 min。 (2) 將 t=100 min 代入上式，解得xA=0.413，則cA=cA,0(1xA)=0.587 cA,0，cY=cA,0xA=0.587 cA,0。 4.題解：=k1 c(N2O4)k-1c(NO2)c(NO3)k2 c(NO2)c(NO3)k3 c(NO)c(NO3)=0=k2c(NO2)c(NO3)k3 c(NO)c(NO3)=0 ； 以上兩式相減，得 k1c(N2O5)=（k-1+2k2) c(NO2)c(NO3) 。 = k1c(N2O5)k-1c(NO2)c(NO3) = k1c(N2O5)k-1 =c(N2O5) = kc