物理化學課后下冊部分習題答案WORD

1、文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 1 / 30第十一章第十一章 化學動力學化學動力學1. 反應為一級氣相反應，320 C 時。 問在 320 C 加熱 90 min的分解分數(shù)為若干？解：根據(jù)一級反應速率方程的積分式 答：的分解分數(shù)為 11.2%2. 某一級反應的半衰期為 10 min。求 1h 后剩余 A 的分數(shù)。解：同上題，答：還剩余 A 1.56%。3 某一級反應，反應進行 10 min 后，反應物反應掉 30%。問反應掉 50%需多少時間？ 解：根據(jù)一級反應速率方程的積分式 答：反應掉 50%需時 19.4 min。4 25 C 時，酸催化蔗糖轉化反應 的動力學數(shù)據(jù)如下（蔗糖的初始濃

2、度c0為 1.0023 moldm-3,時刻t的濃度為c）030609013018000.10010.19460.27700.37260.4676使用作圖法證明此反應為一級反應。求算速率常數(shù)及半衰期；問蔗糖轉化 95%需時若干？解：數(shù)據(jù)標為03060901301801.00230.90220.80770.72530.62970.5347文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 2 / 300 -0.1052-0.2159-0.3235-0.4648-0.6283利用 Powell-plot method 判斷該反應為一級反應，擬合公式 蔗糖轉化 95%需時5. N -氯代乙酰苯胺異構化為乙酰對氯苯

3、胺為一級反應。反應進程由加 KI 溶液，并用標準硫代硫酸鈉溶液滴定游離碘來測定。KI 只與 A 反應。數(shù)據(jù)如下：012346849.335.625.7518.514.07.34.6計算速率常數(shù)，以表示之。 解：反應方程如下文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 3 / 30根據(jù)反應式，N -氯代乙酰苯胺的物質的量應為所消耗硫代硫酸鈉的物質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對于一級反應，使證明轉化率達到 87.5%所需時間為轉

4、化率達到 50%所需時間的 3 倍。對于二級反應又應為多少？ 解：轉化率定義為，對于一級反應，文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 4 / 30對于二級反應，7 偶氮甲烷分解反應 為一級反應。287 C 時，一密閉容器中初始壓力為 21.332 kPa，1000 s 后總壓為 22.732 kPa，求。 解：設在t時刻的分壓為p，1000 s 后，對密閉容器中的氣相反應，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 為一級反應。25 C，101.3 kPa 下，于不同時間測定放出的 CO2(g)的體積如下2.283.925.928.4211.9217.474.098.0512.021

5、6.0120.0224.0228.94 反應不是從開始的。求速率常數(shù)。 解：設放出的 CO2(g)可看作理想氣體，硝基乙酸的初始量由時放出的 CO2(g)算出：文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 5 / 30在時刻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，由于反應不是從開始，用公式擬合得到。9 某一級反應，初始速率為，1 h 后速率為。求和初始濃度。 解：一級反應的速率方程文檔可能

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

7、分式的文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 7 / 3014 在離子的作用下，硝基苯甲酸乙脂的水解反應 在 15 C 時的動力學數(shù)據(jù)如下，兩反應物的初始濃度皆為，計算此二級反應的速率常數(shù)。120180240330530600脂水解的轉化率%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 某氣相反應為二級反應，在恒溫恒容下的總壓p數(shù)據(jù)如下。求。010020040041.33034.39731.19727.33120.665 解：設在時刻t，A(g)的

8、分壓為,文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 8 / 30, ,因此01002004000.02420.03640.047500750，。16 稀溶液的電導比例于離子濃度，因而產(chǎn)生離子的反應可通過電導測定來確定反應的進程。叔戊基碘在乙醇水溶液中的水解反應 為一級反應?，F(xiàn)此反應在電導池中進行，由于反應不斷產(chǎn)生，因而溶液電導G不斷隨時間t而增大。 若分別為時的電導，分別為t = 0 和t時的濃度。試證： （1） （2） 證：（1）對于稀溶液，離子的摩爾電導率近似等于， 文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 9 / 30 完全水解產(chǎn)生的電解質的濃度等于的初始濃度。，反應進行到t，生成的濃度為 （2）

9、由于是一級反應 17 25 C 時，上述反應在 80%乙醇水溶液中進行，的初始質量摩爾濃度為，各不相同時間的電導數(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 溶液反應文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 10 / 30 的速率方程為 20 C，反應開始時只有兩反應物，其初始濃度依次為，反應 20 h 后，測得，求k。 解：題給條件下，在時刻t有，因此積分得到 19 在溶液中分解放出氧氣，反應

10、方程為40 C 時，不同時間測得氧氣體積如下6001200180024003006.3011.4015.5318.9021.7034.75試用微分法（等面積法）驗證此反應為一級反應，并計算速率常數(shù)。 略20，21 略22 NO 與進行如下反應： 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文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 11 / 3095102140176224 求反應的總級數(shù)。 解：在題設條件下，速率方程可寫作 ，根據(jù)半衰期和初始濃度間的關系 處理數(shù)據(jù)如下3.21893.12242.95492.78502.599

11、04.55394.62504.94165.17055.4116 ，總反應級數(shù)為 2.5 級。23 在 500 C 及初壓為 101.325 kPa 時，某碳氫化合物的氣相分解反應的半衰期為 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)，反應的半衰期與初壓成反比，該反應為 2 級反應。 24,25 略文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 12 / 3026 對于級反應，使證明 （1）（2）證：n級反應的積分公式 半衰期： 證畢。27 某溶液中反應，開始時反應物 A 與 B 的物質的量相等，沒有產(chǎn)物 C。1 h后 A 的轉化率為 75%，問 2

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

13、A 和 B 的固體足夠多，則在反應過程中氣相中 A 和 B 的濃度不變，既反應速率不變，因此29 反應在開始階段約為級反應。910 K 時速率常數(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 時氣相分解的速率常數(shù)為，活化能為，求80 C 時的k及。 解：根據(jù) Arrhenius 公式 根據(jù)k的單位，該反應為一級反應文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 14 / 30 31 在乙醇溶液中進行如下反應 實驗測得不同溫度下的k如下。求該反應的活化能。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 雙光氣分解反應為一級反應。將一定量雙光氣迅速引入一個 280 C 的容器中，751 s 后測得系統(tǒng)的壓力為 2.710 kPa；經(jīng)過長時間反應完了后系統(tǒng)壓力為 4.008 kPa。305 C 時重復試驗，經(jīng) 320 s 系統(tǒng)壓力為 2.838 kPa；反應完了后系統(tǒng)壓力為 3.554 kPa。求活化能。文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 15 / 30 解：根據(jù)反應計量式，設活化能不隨溫度變化 33 乙醛(A)蒸氣的熱分解反應如

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)求反應級數(shù)，速率常數(shù)；(2)若活化能為，問在什么溫度下其速率常數(shù)為 518 C 下的 2 倍：解：（1）在反應過程中乙醛的壓力為，設為n級反應，并令m = n -1，由于在兩組實驗中kt相同，故有 該方程有解(用 MatLab fzero 函數(shù)求解) m = 0.972，。反應為 2級。速率常數(shù) （3） 根據(jù) Arrhenius 公式34 反應中，在 25 C 時分別為和，在 35 C 時二者皆增為 2 倍。試求：文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載!

16、16 / 30 （1）25 C 時的平衡常數(shù)。文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 16 / 30 （2）正、逆反應的活化能。 （3）反應熱。 解：（1） （2） （3）35 在 80 % 的乙醇溶液中，1-chloro-1-methylcycloheptane 的水解為一級反應。測得不同溫度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 文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 17 / 3036. 在氣相中，異丙烯基稀丙基醚(A)異構化

17、為稀丙基丙酮(B)是一級反應。其速率常數(shù)k于熱力學溫度T的關系為 150 C 時，由 101.325 kPa 的 A 開始，到 B 的分壓達到 40.023 kPa，需多長時間。 解：在 150 C 時，速率常數(shù)為 37 某反應由相同初始濃度開始到轉化率達 20 %所需時間，在 40 C 時為 15 min，60 C時為 3 min。試計算此反應的活化能。 解：根據(jù) Arrhenius 公式 由于對于任意級數(shù)的化學反應，如果初始濃度和轉化率相同，則 ，因此 38 反應的速率方程為 （1）；300 K 下反應 20 s 后，問繼續(xù)反應 20 s 后（2）初始濃度同上，恒溫 400 K 下反應 2

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

19、知為，為，求 100 s 后 A的轉化率。 證：對行反應速率方程的積分形式為 轉化率： 41 對行一級反應為。 （1）達到的時間為半衰期，試證； （2）若初始速率為每分鐘消耗 A 0.2 %，平衡時有 80 %的 A 轉化為 B，求。 證：對行一級反應速率方程的積分形式為（2），因此 文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 20 / 3042 對于兩平行反應： 若總反應的活化能為E，試證明： 證明：設兩反應均為n級反應，且指前因子相同，則反應速率方程為 上式對T求導數(shù) 43 求具有下列機理的某氣相反應的速率方程 B 為活潑物資，可運用穩(wěn)態(tài)近似法。證明此反應在高壓下為一級，低壓下為二級。解：推導如

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

21、證同類分子間 A 對于 A 的平均相對速率。 證：根據(jù)分子運動論，氣體分子 A 與 B 的平均相對速率為 48 利用上題結果試證同類分子 A 與 A 間的碰撞數(shù)為 證：對于同類分子 49 利用上題結果試證：氣體雙分子反應的速率方程（設概率因子P = 1）為 證：設該反應的活化能為，則 50 乙醛氣相分解為二級反應?；罨転椋胰┓肿又睆綖?。 （1）試計算 101.325 kPa、800 K 下的分子碰撞數(shù)。 （2）計算 800 K 時以乙醛濃度變化表示的速率常數(shù)k。 解：（1）根據(jù) 48 題的結果文檔可能無法思考全面，請瀏覽后下載! 24 / 30 （2）由 49 題的結果知 51 若氣體分子

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