物理化學(xué)課后下冊(cè)部分習(xí)題答案WORD

1、文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 1 / 30第十一章第十一章 化學(xué)動(dòng)力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)1. 反應(yīng)為一級(jí)氣相反應(yīng)，320 C 時(shí)。 問(wèn)在 320 C 加熱 90 min的分解分?jǐn)?shù)為若干？解：根據(jù)一級(jí)反應(yīng)速率方程的積分式 答：的分解分?jǐn)?shù)為 11.2%2. 某一級(jí)反應(yīng)的半衰期為 10 min。求 1h 后剩余 A 的分?jǐn)?shù)。解：同上題，答：還剩余 A 1.56%。3 某一級(jí)反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行 10 min 后，反應(yīng)物反應(yīng)掉 30%。問(wèn)反應(yīng)掉 50%需多少時(shí)間？ 解：根據(jù)一級(jí)反應(yīng)速率方程的積分式 答：反應(yīng)掉 50%需時(shí) 19.4 min。4 25 C 時(shí)，酸催化蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng) 的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)如下（蔗糖的初始濃

2、度c0為 1.0023 moldm-3,時(shí)刻t的濃度為c）030609013018000.10010.19460.27700.37260.4676使用作圖法證明此反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。求算速率常數(shù)及半衰期；問(wèn)蔗糖轉(zhuǎn)化 95%需時(shí)若干？解：數(shù)據(jù)標(biāo)為03060901301801.00230.90220.80770.72530.62970.5347文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 2 / 300 -0.1052-0.2159-0.3235-0.4648-0.6283利用 Powell-plot method 判斷該反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，擬合公式 蔗糖轉(zhuǎn)化 95%需時(shí)5. N -氯代乙酰苯胺異構(gòu)化為乙酰對(duì)氯苯

3、胺為一級(jí)反應(yīng)。反應(yīng)進(jìn)程由加 KI 溶液，并用標(biāo)準(zhǔn)硫代硫酸鈉溶液滴定游離碘來(lái)測(cè)定。KI 只與 A 反應(yīng)。數(shù)據(jù)如下：012346849.335.625.7518.514.07.34.6計(jì)算速率常數(shù)，以表示之。 解：反應(yīng)方程如下文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 3 / 30根據(jù)反應(yīng)式，N -氯代乙酰苯胺的物質(zhì)的量應(yīng)為所消耗硫代硫酸鈉的物質(zhì)的量的二分之一，01234684.930 3.5602.5751.8501.4000.7300.4600 -0.3256 -0.6495 -0.9802 -1.2589 -1.9100 -2.3719作圖。6對(duì)于一級(jí)反應(yīng)，使證明轉(zhuǎn)化率達(dá)到 87.5%所需時(shí)間為轉(zhuǎn)

4、化率達(dá)到 50%所需時(shí)間的 3 倍。對(duì)于二級(jí)反應(yīng)又應(yīng)為多少？ 解：轉(zhuǎn)化率定義為，對(duì)于一級(jí)反應(yīng)，文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 4 / 30對(duì)于二級(jí)反應(yīng)，7 偶氮甲烷分解反應(yīng) 為一級(jí)反應(yīng)。287 C 時(shí)，一密閉容器中初始?jí)毫?21.332 kPa，1000 s 后總壓為 22.732 kPa，求。 解：設(shè)在t時(shí)刻的分壓為p，1000 s 后，對(duì)密閉容器中的氣相反應(yīng)，可以用分壓表示組成：8 硝基乙酸在酸性溶液中的分解反應(yīng) 為一級(jí)反應(yīng)。25 C，101.3 kPa 下，于不同時(shí)間測(cè)定放出的 CO2(g)的體積如下2.283.925.928.4211.9217.474.098.0512.021

5、6.0120.0224.0228.94 反應(yīng)不是從開(kāi)始的。求速率常數(shù)。 解：設(shè)放出的 CO2(g)可看作理想氣體，硝基乙酸的初始量由時(shí)放出的 CO2(g)算出：文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 5 / 30在時(shí)刻t, 硝基乙酸的量為，列表2.283.925.928.4211.9217.471.01580.85390.69160.52850.36460.20111.1830-0.1524 -0.3260-0.5368-0.8057-1.1770-1.77191作圖，由于反應(yīng)不是從開(kāi)始，用公式擬合得到。9 某一級(jí)反應(yīng)，初始速率為，1 h 后速率為。求和初始濃度。 解：一級(jí)反應(yīng)的速率方程文檔可能

6、無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 6 / 30 10 現(xiàn)在的天然鈾礦中。已知的蛻變反應(yīng)的速率常數(shù)為，的蛻變反應(yīng)的速率常數(shù)為。問(wèn)在 20 億年()前，等于多少？(a 是時(shí)間單位年的符號(hào)。) 解：根據(jù)速率常數(shù)的單位知和的蛻變反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，11 某二級(jí)反應(yīng)，初始速率為，反應(yīng)物的初始濃度皆為，求。 解：根據(jù)題給條件 12 781 K 時(shí)，下列反應(yīng)的速率常數(shù)，求。 解：this problem will mislead students.13某二級(jí)反應(yīng)，兩種反應(yīng)物的初始濃度皆為，經(jīng) 10 min 后反應(yīng)掉 25 %，求。 解：由于 A 和 B 的計(jì)量系數(shù)和初始濃度相同，因此在反應(yīng)過(guò)程中，令，由速率方程的積

7、分式的文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 7 / 3014 在離子的作用下，硝基苯甲酸乙脂的水解反應(yīng) 在 15 C 時(shí)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)如下，兩反應(yīng)物的初始濃度皆為，計(jì)算此二級(jí)反應(yīng)的速率常數(shù)。120180240330530600脂水解的轉(zhuǎn)化率%32.9551.7548.858.0569.070.35 解：同上題， ，處理數(shù)據(jù)如下12018024033053060032.9551.7548.858.0569.070.35 擬合求得。15 某氣相反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)，在恒溫恒容下的總壓p數(shù)據(jù)如下。求。010020040041.33034.39731.19727.33120.665 解：設(shè)在時(shí)刻t，A(g)的

8、分壓為,文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 8 / 30, ,因此01002004000.02420.03640.047500750，。16 稀溶液的電導(dǎo)比例于離子濃度，因而產(chǎn)生離子的反應(yīng)可通過(guò)電導(dǎo)測(cè)定來(lái)確定反應(yīng)的進(jìn)程。叔戊基碘在乙醇水溶液中的水解反應(yīng) 為一級(jí)反應(yīng)?，F(xiàn)此反應(yīng)在電導(dǎo)池中進(jìn)行，由于反應(yīng)不斷產(chǎn)生，因而溶液電導(dǎo)G不斷隨時(shí)間t而增大。 若分別為時(shí)的電導(dǎo)，分別為t = 0 和t時(shí)的濃度。試證： （1） （2） 證：（1）對(duì)于稀溶液，離子的摩爾電導(dǎo)率近似等于， 文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 9 / 30 完全水解產(chǎn)生的電解質(zhì)的濃度等于的初始濃度。，反應(yīng)進(jìn)行到t，生成的濃度為 （2）

9、由于是一級(jí)反應(yīng) 17 25 C 時(shí)，上述反應(yīng)在 80%乙醇水溶液中進(jìn)行，的初始質(zhì)量摩爾濃度為，各不相同時(shí)間的電導(dǎo)數(shù)據(jù)如下。求速率常數(shù) k。01.54.59.016.022.00.391.784.096.328.369.3410.50 解：處理數(shù)據(jù)如下01.54.59.016.022.00.391.784.096.328.369.3410.50 擬合得到 。18 溶液反應(yīng)文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 10 / 30 的速率方程為 20 C，反應(yīng)開(kāi)始時(shí)只有兩反應(yīng)物，其初始濃度依次為，反應(yīng) 20 h 后，測(cè)得，求k。 解：題給條件下，在時(shí)刻t有，因此積分得到 19 在溶液中分解放出氧氣，反應(yīng)

10、方程為40 C 時(shí)，不同時(shí)間測(cè)得氧氣體積如下6001200180024003006.3011.4015.5318.9021.7034.75試用微分法（等面積法）驗(yàn)證此反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，并計(jì)算速率常數(shù)。 略20，21 略22 NO 與進(jìn)行如下反應(yīng)： 在一定溫度下，某密閉容器中等摩爾比的 NO 與混合物在不同初壓下的半衰期如下：50.045.438.432.426.9文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 11 / 3095102140176224 求反應(yīng)的總級(jí)數(shù)。 解：在題設(shè)條件下，速率方程可寫(xiě)作 ，根據(jù)半衰期和初始濃度間的關(guān)系 處理數(shù)據(jù)如下3.21893.12242.95492.78502.599

11、04.55394.62504.94165.17055.4116 ，總反應(yīng)級(jí)數(shù)為 2.5 級(jí)。23 在 500 C 及初壓為 101.325 kPa 時(shí)，某碳?xì)浠衔锏臍庀喾纸夥磻?yīng)的半衰期為 2 s。若初壓降為 10.133 kPa,則半衰期增加為 20 s。求速率常數(shù)。 解：根據(jù)所給數(shù)據(jù)，反應(yīng)的半衰期與初壓成反比，該反應(yīng)為 2 級(jí)反應(yīng)。 24,25 略文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 12 / 3026 對(duì)于級(jí)反應(yīng)，使證明 （1）（2）證：n級(jí)反應(yīng)的積分公式 半衰期： 證畢。27 某溶液中反應(yīng)，開(kāi)始時(shí)反應(yīng)物 A 與 B 的物質(zhì)的量相等，沒(méi)有產(chǎn)物 C。1 h后 A 的轉(zhuǎn)化率為 75%，問(wèn) 2

12、 h 后 A 尚有多少未反應(yīng)？假設(shè)： （1）對(duì) A 為一級(jí)，對(duì) B 為零級(jí)； （2）對(duì) A、B 皆為 1 級(jí)。 解：用 表示 A 的轉(zhuǎn)化率。對(duì)于（1），反應(yīng)的速率方程為 對(duì)（2），由于 A 與 B 的初始濃度相同，速率方程為 28 反應(yīng)的速率方程為，25 C 時(shí)。文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 13 / 30（1） 若初始溶度，求。（2） 若將反應(yīng)物 A 與 B 的揮發(fā)性固體裝入密閉容器中，已知 25 C 時(shí) A 和 B 的飽和蒸氣壓分別為 10 kPa 和 2 kPa，問(wèn) 25 C 時(shí) 0.5 mol A 轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物需多長(zhǎng)時(shí)間？解：在（1）的情況下，速率方程化為在（2）的情況下，假設(shè)

13、A 和 B 的固體足夠多，則在反應(yīng)過(guò)程中氣相中 A 和 B 的濃度不變，既反應(yīng)速率不變，因此29 反應(yīng)在開(kāi)始階段約為級(jí)反應(yīng)。910 K 時(shí)速率常數(shù)為，若乙烷促使壓力為（1）13.332 kPa，（2）39.996 kPa，求初始速率。 解： （1） （2）30 65 C 時(shí)氣相分解的速率常數(shù)為，活化能為，求80 C 時(shí)的k及。 解：根據(jù) Arrhenius 公式 根據(jù)k的單位，該反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 14 / 30 31 在乙醇溶液中進(jìn)行如下反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同溫度下的k如下。求該反應(yīng)的活化能。15.8332.0259.7590.610.05030.3686.711

14、19 解：由 Arrhenius 公式，處理數(shù)據(jù)如下3.4604 3.27693.00392.7491-2.9898 -0.9997 1.90364.7791 32 雙光氣分解反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。將一定量雙光氣迅速引入一個(gè) 280 C 的容器中，751 s 后測(cè)得系統(tǒng)的壓力為 2.710 kPa；經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)完了后系統(tǒng)壓力為 4.008 kPa。305 C 時(shí)重復(fù)試驗(yàn)，經(jīng) 320 s 系統(tǒng)壓力為 2.838 kPa；反應(yīng)完了后系統(tǒng)壓力為 3.554 kPa。求活化能。文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 15 / 30 解：根據(jù)反應(yīng)計(jì)量式，設(shè)活化能不隨溫度變化 33 乙醛(A)蒸氣的熱分解反應(yīng)如

15、下 518 C 下在一定容積中的壓力變化有如下兩組數(shù)據(jù)：純乙醛的初壓100 s 后系統(tǒng)總壓53.32966.66126.66430.531(1)求反應(yīng)級(jí)數(shù)，速率常數(shù)；(2)若活化能為，問(wèn)在什么溫度下其速率常數(shù)為 518 C 下的 2 倍：解：（1）在反應(yīng)過(guò)程中乙醛的壓力為，設(shè)為n級(jí)反應(yīng)，并令m = n -1，由于在兩組實(shí)驗(yàn)中kt相同，故有 該方程有解(用 MatLab fzero 函數(shù)求解) m = 0.972，。反應(yīng)為 2級(jí)。速率常數(shù) （3） 根據(jù) Arrhenius 公式34 反應(yīng)中，在 25 C 時(shí)分別為和，在 35 C 時(shí)二者皆增為 2 倍。試求：文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載!

16、16 / 30 （1）25 C 時(shí)的平衡常數(shù)。文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 16 / 30 （2）正、逆反應(yīng)的活化能。 （3）反應(yīng)熱。 解：（1） （2） （3）35 在 80 % 的乙醇溶液中，1-chloro-1-methylcycloheptane 的水解為一級(jí)反應(yīng)。測(cè)得不同溫度t下列于下表，求活化能和指前因子 A。0253545 解：由 Arrhenius 公式，處理數(shù)據(jù)如下3.66103.35403.24523.1432-11.4547-8.0503-6.9118-5.8362 文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 17 / 3036. 在氣相中，異丙烯基稀丙基醚(A)異構(gòu)化

17、為稀丙基丙酮(B)是一級(jí)反應(yīng)。其速率常數(shù)k于熱力學(xué)溫度T的關(guān)系為 150 C 時(shí)，由 101.325 kPa 的 A 開(kāi)始，到 B 的分壓達(dá)到 40.023 kPa，需多長(zhǎng)時(shí)間。 解：在 150 C 時(shí)，速率常數(shù)為 37 某反應(yīng)由相同初始濃度開(kāi)始到轉(zhuǎn)化率達(dá) 20 %所需時(shí)間，在 40 C 時(shí)為 15 min，60 C時(shí)為 3 min。試計(jì)算此反應(yīng)的活化能。 解：根據(jù) Arrhenius 公式 由于對(duì)于任意級(jí)數(shù)的化學(xué)反應(yīng)，如果初始濃度和轉(zhuǎn)化率相同，則 ，因此 38 反應(yīng)的速率方程為 （1）；300 K 下反應(yīng) 20 s 后，問(wèn)繼續(xù)反應(yīng) 20 s 后（2）初始濃度同上，恒溫 400 K 下反應(yīng) 2

18、0 s 后，求活化能。 解：反應(yīng)過(guò)程中，A 和 B 有數(shù)量關(guān)系，方程化為 文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 18 / 30 文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 18 / 30 （2）400 K 下 39 溶液中某光化學(xué)活性鹵化物的消旋作用如下： 在正、逆方向上皆為一級(jí)反應(yīng)，且兩速率常數(shù)相等。若原始反應(yīng)物為純的右旋物質(zhì)，速率常數(shù)為，試求：（1） 轉(zhuǎn)化 10 %所需時(shí)間；（2） 24 h 后的轉(zhuǎn)化率。解：速率方程為 該方程的解為 （2）40 若為對(duì)行一級(jí)反應(yīng)，A 的初始濃度為；時(shí)間為t時(shí)，A 和 B 的濃度分別為和。 （1）試證 文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 19 / 30（3） 已

19、知為，為，求 100 s 后 A的轉(zhuǎn)化率。 證：對(duì)行反應(yīng)速率方程的積分形式為 轉(zhuǎn)化率： 41 對(duì)行一級(jí)反應(yīng)為。 （1）達(dá)到的時(shí)間為半衰期，試證； （2）若初始速率為每分鐘消耗 A 0.2 %，平衡時(shí)有 80 %的 A 轉(zhuǎn)化為 B，求。 證：對(duì)行一級(jí)反應(yīng)速率方程的積分形式為（2），因此 文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 20 / 3042 對(duì)于兩平行反應(yīng)： 若總反應(yīng)的活化能為E，試證明： 證明：設(shè)兩反應(yīng)均為n級(jí)反應(yīng)，且指前因子相同，則反應(yīng)速率方程為 上式對(duì)T求導(dǎo)數(shù) 43 求具有下列機(jī)理的某氣相反應(yīng)的速率方程 B 為活潑物資，可運(yùn)用穩(wěn)態(tài)近似法。證明此反應(yīng)在高壓下為一級(jí)，低壓下為二級(jí)。解：推導(dǎo)如

20、下： ， 根據(jù)穩(wěn)態(tài)近似法 代入上式整理得到 高壓下，文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 21 / 30 低壓下：44 若反應(yīng)有如下機(jī)理，求各機(jī)理以表示的速率常數(shù)。 （1） （2） （3） 解：（1）應(yīng)用控制步驟近似法， （2）（4） 應(yīng)用控制步驟近似法，反應(yīng)的速率等于第一步的速率，而 AB 的生成速率為總反應(yīng)速率的 2 倍：45 氣相反應(yīng)的機(jī)理為 試證：文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 22 / 30 證：應(yīng)用穩(wěn)態(tài)近似法 46 若反應(yīng)的機(jī)理如下，求以表示的速率方程。 解：應(yīng)用控制步驟法近似 47 已知質(zhì)量為m的氣體分子的平均速率為 文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 23 / 30 求

21、證同類分子間 A 對(duì)于 A 的平均相對(duì)速率。 證：根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)論，氣體分子 A 與 B 的平均相對(duì)速率為 48 利用上題結(jié)果試證同類分子 A 與 A 間的碰撞數(shù)為 證：對(duì)于同類分子 49 利用上題結(jié)果試證：氣體雙分子反應(yīng)的速率方程（設(shè)概率因子P = 1）為 證：設(shè)該反應(yīng)的活化能為，則 50 乙醛氣相分解為二級(jí)反應(yīng)?；罨転椋胰┓肿又睆綖?。 （1）試計(jì)算 101.325 kPa、800 K 下的分子碰撞數(shù)。 （2）計(jì)算 800 K 時(shí)以乙醛濃度變化表示的速率常數(shù)k。 解：（1）根據(jù) 48 題的結(jié)果文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 24 / 30 （2）由 49 題的結(jié)果知 51 若氣體分子

22、的平均速率為，則一個(gè) A 分子在單位時(shí)間內(nèi)碰撞其它 A 分子的次數(shù) 試證每一個(gè)分子在兩次碰撞之間所走過(guò)的平均距離為 式中：；稱為平均自由程。 證：分子在單位時(shí)間走過(guò)的距離除以單位時(shí)間內(nèi)的碰撞數(shù)即為兩次碰撞間走過(guò)的距離，即平均自由程 52 試由及 vont Hoff 方程證明 （1） （2）對(duì)雙分子氣體反應(yīng)文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 25 / 30 證：根據(jù) Arrhenius 方程， 53 試由式(11.9.10)及上題的結(jié)論證明雙分子氣相反應(yīng) 證：根據(jù)式(11.9.10) 而： 54 在 500 K 附近，反應(yīng)的指前因子，求該反應(yīng)的活化熵。解：根據(jù)上題的結(jié)果文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載! 26 / 3055 試估算室溫下，碘原子在乙烷中進(jìn)行原子復(fù)合反應(yīng)的速率常數(shù)。已知 298 K 時(shí)乙烷的粘度為。 解：自由基復(fù)合反應(yīng)的活化能可認(rèn)為近似等于零，故該反應(yīng)為擴(kuò)散控制。 56 計(jì)算每摩爾波長(zhǎng)為 85 nm 的光子所具有的能量。 57 在波長(zhǎng)為 214 nm 的光照射下，發(fā)生下列反應(yīng)： 當(dāng)吸收光的強(qiáng)度，照射 39.38 min 后，測(cè)得 。求量子效率