教材習(xí)題解答

1、第六章化學(xué)動(dòng)力學(xué)習(xí)題解答1回答問(wèn)題：（1）什么是基元反應(yīng)(簡(jiǎn)單反應(yīng))和非基元反應(yīng)（復(fù)雜反應(yīng)）？基元反應(yīng)和平時(shí)我們書(shū)寫(xiě)的化學(xué)方程式（計(jì)量方程式）有何關(guān)系？（2）從活化分子和活化能角度分析濃度、溫度和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率有何影響?！窘獯稹浚?）化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)物分子（或離子、原子、自由基）在碰撞過(guò)程中，只經(jīng)過(guò)一步直接轉(zhuǎn)化為生成物分子的反應(yīng)，稱為基元反應(yīng)。由一種基元反應(yīng)組成的總反應(yīng)，稱為簡(jiǎn)單反應(yīng)。由兩種或兩種以上基元反應(yīng)所組成的總反應(yīng)，是非基元反應(yīng)，稱為復(fù)合反應(yīng)?；磻?yīng)是反應(yīng)機(jī)理最簡(jiǎn)單的反應(yīng)，化學(xué)方程式是一個(gè)宏觀的總反應(yīng)。（2）一定溫度下，氣體分子具有一定的平均能量，具體到每個(gè)分子，則有的能量

2、高些有的低些。只有極少數(shù)的分子具有比平均值高得多的能量，它們碰撞時(shí)能導(dǎo)致原有化學(xué)鍵破裂而發(fā)生反應(yīng)，這些分子稱為活化分子?；罨肿铀哂械淖畹湍芰颗c分子的平均能量之差稱為簡(jiǎn)單碰撞的活化能，簡(jiǎn)稱活化能。對(duì)一定溫度下的某一特定反應(yīng)，反應(yīng)物分子所占的分?jǐn)?shù)是一定的。因此單位體積內(nèi)的活化分子的數(shù)目與單位體積內(nèi)反應(yīng)分子的總數(shù)成正比，當(dāng)反應(yīng)物濃度增大時(shí)，單位體積內(nèi)分子總數(shù)增多，活化分子的數(shù)目也相應(yīng)增多。于是單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多，反應(yīng)速度加快。溫度升高不僅使分子間碰撞頻率增加，更主要的是使較多的分子獲得能量而成為活化分子。結(jié)果導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞次數(shù)顯著增加，從而大大加快了反應(yīng)速率。升高溫度可使活化分子

3、的分?jǐn)?shù)增加。催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率的實(shí)質(zhì)，主要是因?yàn)樗淖兞朔磻?yīng)的途徑，降低了反應(yīng)的活化能，相應(yīng)地增加了活化分子的分?jǐn)?shù)，反應(yīng)速率也就加快。2設(shè)反應(yīng)A+3B®3C在某瞬間時(shí)，經(jīng)過(guò)二秒時(shí)，問(wèn)在二秒內(nèi)，分別以A、B和C表示的反應(yīng)速率各為多少？【解答】 A 3B ® 3C由公式：= 有(A) =(B) =(C) = = 0.5 mol·dm-3·s-13下列反應(yīng)為基元反應(yīng)（1）I+H®HI（2）I2®2I（3）Cl+CH4®CH3+HCl寫(xiě)出上述各反應(yīng)質(zhì)量作用定律表達(dá)式。它們的反應(yīng)級(jí)數(shù)各為多少？【解答】對(duì)于基元反應(yīng), 有 = K&

4、#183;· 所以 （1）= kc(I)·c(H) , 反應(yīng)級(jí)數(shù)為2 （2）= kc(I2), 反應(yīng)級(jí)數(shù)為1 （3）= kc(Cl)·c(CH4), 反應(yīng)級(jí)數(shù)為24反應(yīng)2HIH2+I2在600K和700K時(shí)的速率常數(shù)分別為2.75×10-6和5.50×10-4dm3·mol-1·s-1。計(jì)算：（1）反應(yīng)的活化能；（2）該反應(yīng)在650K時(shí)的速率常數(shù)?！窘獯稹浚?）由，（T1k1）（T2k2）得：（2）由 ，,k2=5.50×10-4dm3·mol-1·s-1, k3=4.77×10-5d

5、m3·mol-1·s-1該反應(yīng)在650K時(shí)的速率常數(shù)4.77×10-5dm3·mol-1·s-15根據(jù)實(shí)驗(yàn)，在一定的溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)：2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) 符合質(zhì)量作用定律，試求：（1）該反應(yīng)的反應(yīng)速率方程式；（2）該反應(yīng)的總級(jí)數(shù)；（3）其它條件不變，如果將容器的體積增大到原來(lái)的2倍，其反應(yīng)速率如何變化？（4）如果容器體積不變，而將NO的濃度增加到原來(lái)的3倍，反應(yīng)速率又將如何變化？【解答】（1）該反應(yīng)的速率方程式：。（2）該該反應(yīng)的總級(jí)數(shù)n=2+1=3。（3）如果將容器的體積增大到原來(lái)的2倍，反應(yīng)物的濃度下降為原來(lái)的一半，

6、 反應(yīng)速率則為原來(lái)的1/8。（4）如果容器體積不變，而將NO的濃度增加到原來(lái)的3倍，反應(yīng)速率則為原來(lái)的9倍。6蔗糖的轉(zhuǎn)化反應(yīng)為（果糖）+(葡萄糖)當(dāng)催化劑HCl的濃度為，溫度為321.15K時(shí)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得其速率方程式為r=0.0193c（蔗糖）。今有濃度為的蔗糖溶液，于上述條件下，在一有效容積為的容器中進(jìn)行反應(yīng)，試求：（1）初速率是多少？（2）20min后可得多少摩爾的葡萄糖和果糖？（3）20min時(shí)蔗糖的轉(zhuǎn)化率是多少？【解答】（1）r = 0.0193c蔗糖 (mol·dm-3·min-1) = 0.0193´0.2 = 3.86´10-3mol

7、83;dm-3·min-1 » 6.43´10-5（mol·dm-3·min-1）（2）20min后，蔗糖的濃度為： c » 0.136 mol·dm-3 20min內(nèi)蔗糖的變化為 n = (0.2000.136) mol·dm-3 ´ 2 dm3 = 0.128 mol 即20min后可各得0.128 mol的葡萄糖和果糖。（3）轉(zhuǎn)化率 = 7根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在高溫時(shí)焦碳與二氧化碳的反應(yīng)為：其活化能為，計(jì)算自900K升高到1000K時(shí)，反應(yīng)速率之比?！窘獯稹浚?» 0.97 K2/K1 = 9.

8、368在301K時(shí)鮮牛奶大約4.0小時(shí)變酸，但在278K的冰箱中可保持48小時(shí)。假定反應(yīng)速率與變酸時(shí)間成反比，求牛奶變酸反應(yīng)的活化能?！窘獯稹?, 則 » 75176 J·mol-1 » 75 kJ·mol-19已知的指前因子，活化能，求此反應(yīng)在298K時(shí)的k值是多少？【解答】由得： k = 2.92 ´ 1012 s-1 10反應(yīng)在298K時(shí)，在328K時(shí)，求此反應(yīng)的活化能和指前因子A?！窘獯稹坑傻茫?J·mol-1 將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入，得 A = 1.1 ´ 1013 s-1 11對(duì)下列反應(yīng)已知其活化能，700K時(shí)的速率常數(shù)

9、，求800K時(shí)的速率常數(shù) k2是多少？【解答】由得：將K1=5.9´10-5s-1，Ea=246.9´103J·mol-1，T1=700K，T2=800K代入上式，可解得 K2=1.2´10-2 s-1 12已知在967K時(shí)，的分解反應(yīng)，在無(wú)催化劑時(shí)活化能為，而在作催化劑時(shí)的活化能為。問(wèn)：在金作催化劑時(shí)反應(yīng)速率增加為原來(lái)的多少倍？【解答】由，得得 K2/K1 = 4.69 ´ 106 倍13在570K，使重氮甲烷的分解反應(yīng)在的容器中進(jìn)行，得到下列結(jié)果：時(shí)間t/min015304875CH3-N2的分壓p/Pa4826.33999.63319.7

10、2573.11476.5已知的分解反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。計(jì)算此分解反應(yīng)速率常數(shù)的平均值和反應(yīng)的半衰期?！窘獯稹扛鶕?jù)公式，可得：時(shí)間t/min015304875CH3-N2的分壓p/Pa4826.33999.63319.72573.11476.5lnp/Pa8.4828.2948.1087.8237.297k/s-12.09×10-4 2.08×10-4 2.08×10-4 2.63×10-4分解反應(yīng)速率常數(shù)平均值=2.25´10-4s-1反應(yīng)的半衰期3.08´103s-114高層大氣中微量臭氧可由以下過(guò)程形成：（1）(一級(jí)反應(yīng)) （2）(二

11、級(jí)反應(yīng)) 假設(shè)由反應(yīng)（1）產(chǎn)生原子氧的速率等于反應(yīng)（2）消耗原子氧的速率。當(dāng)空氣中濃度為時(shí)，污染空氣中生成的速率是多少？【解答】由（1）得：產(chǎn)生原子氧的速率1 = k1c(NO2) 由（2）得：消耗原子氧的速率 = 生成的速率2 = k2c(O)c(O2) 由假設(shè)得： 1 =2 當(dāng) c(NO2) = 3.0 ´ 10-9 mol·dm-3 2 =1 = K1c(NO2) = 6.0 ´ 10-3 s-1 ´ 3.0 ´ 10-9 mol·dm-3 = 1.8 ´ 10-11 mol·dm-3·s-1 即污染空氣中O3生成的速率是1.8 ´ 10-11 mol·dm-3·s-1 15由埃及一法老的古墓發(fā)掘的木樣中每克碳每分鐘放射性14C的放射計(jì)數(shù)為7次，即，而活體動(dòng)植物組織相應(yīng)的計(jì)數(shù)則為。試計(jì)算古墓年齡。（提示：由于與環(huán)境中含碳的物質(zhì)交換平衡，放射性同位素14C與穩(wěn)定同位素1