高等教育出版(第五版)第八章

第八章化學(xué)動力學(xué)(2)練習(xí)題一、判斷題：1．碰撞理論成功處之一，是從微觀上揭示了質(zhì)量作用定律的本質(zhì)。2．確切地說：“溫度升高，分子碰撞次數(shù)增大，反應(yīng)速度也增大”。?過渡狀態(tài)理論成功之處，只要知道活化絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)，就可以計算出速率常數(shù)k。?選擇一種催化劑，可以使ArGm>0的反應(yīng)得以進行。5．多相催化一般都在界面上進行。6?光化學(xué)反應(yīng)的初級階段A+hv-^P的速率與反應(yīng)物濃度無關(guān)。7．酸堿催化的特征是反應(yīng)中有酸或堿存在。8．催化劑在反應(yīng)前后所有性質(zhì)都不改變。9．按照光化當(dāng)量定律，在整個光化學(xué)反應(yīng)過程中，一個光子只能活化一個分子，因此只能使一個分子發(fā)生反應(yīng)。光化學(xué)反應(yīng)可以使ArGm>0的反應(yīng)自發(fā)進行。二、單選題：1．微觀可逆性原則不適用的反應(yīng)是：H2+I2=2HI; (B)Cl?+Cl?二Cl2;蔗糖+h2o=c6h12o6(果糖)+c6h12o6(葡萄糖)；CH3COOC2H5+OH-=CH3COO-+C2H5OH。?雙分子氣相反應(yīng)A+B=D,其閾能為40kJ?mol-i,有效碰撞分?jǐn)?shù)是6X10-4,該反應(yīng)進行的溫度是：649K； (B)921K； (C)268K； (D)1202K。?雙分子氣相反應(yīng)A+B=D,其閾能為50.0kJ?mol-i,反應(yīng)在400K時進行，該反應(yīng)的活化焓△rHm為：46.674kJ?mol-i; (B)48.337kJ?mol-i;45.012kJ?mol-i; (D)43.349kJ?mol-i。4?關(guān)于閾能，下列說法中正確的是：閾能的概念只適用于基元反應(yīng)；閾能值與溫度有關(guān)；閾能是宏觀量,實驗值；閾能是活化分子相對平動能的平均值。

5?在碰撞理論中，碰撞直徑d，碰撞參數(shù)b與反射角0的理解，不正確的是:0<b<d，分子發(fā)生碰撞； (B)0<0<n，分子發(fā)生碰撞；若b=0,則0=0； (D)若b=0,則0=n。6?由氣體碰撞理論可知，分子碰撞次數(shù)：與溫度無關(guān)； (B)與溫度成正比；(C)與絕對溫度成正比； (D)與絕對溫度的平方根成正比。7?有關(guān)碰撞理論的敘述中，不正確的是：能說明質(zhì)量作用定律只適用于基元反應(yīng)；證明活化能與溫度有關(guān)；可從理論上計算速率常數(shù)與活化能；解決分子碰撞頻率的計算問題。8?有關(guān)過渡狀態(tài)反應(yīng)速率理論的敘述中，不正確的是：反應(yīng)分子組實際經(jīng)歷途徑中每個狀態(tài)的能量都是最低；勢能壘是活化絡(luò)合物分子在馬鞍點的能量與反應(yīng)物分子的平均能量之差；活化絡(luò)合物在馬鞍點的能量最高；反應(yīng)分子組越過馬鞍點后可能返回始態(tài)。9?對于氣相基元反應(yīng)，下列條件：(1)溫度降低；(2)活化熵人:Sm0越負(fù)；(3)活化焓匕Hm越??；(4)分子有效碰撞直徑越大。能使反應(yīng)速率變大的條件是:(1)(2)； (B)(3)(4)；(C)(2)(4)； (D)(1)(3)。10?若兩個同類的氣相反應(yīng)的活化焓△rHm值相等，在400K時，兩個反應(yīng)的活化熵A:sm(1)-A:Smo⑵二ioj?moi-i,則這兩個反應(yīng)的速率之比：TOC\o"1-5"\h\zk1/k2 = 0.300； (B) k1/k2 =0.997 ；(C)k1/k2 = 1.00； (D) k1/k2 =3.33。根據(jù)過渡狀態(tài)理論，液相分子重排反應(yīng)中：E=AH; (B)E=AH-RT;a r m a r ma r m a r m12?下列各式中，活化能Ea、a(A)E>E>AH12?下列各式中，活化能Ea、a(A)E>E>AH；acrmAH>E>E;rmac(D)Ec>Ea(D)Ec>Ea>里H?林德曼單分子反應(yīng)機理如下：A+A噲:垐A+A*,A* B+C。下列說法正確的是：在低壓下表現(xiàn)為1級反應(yīng)； (B)在低壓下表現(xiàn)為2級反應(yīng)；(C)在高壓下表現(xiàn)為2級反應(yīng)； (D)在高壓下表現(xiàn)為1級反應(yīng)。?下列哪個光化學(xué)反應(yīng)中，光的量子產(chǎn)率①最大的是：2HI--H2+I2； (B)3O2-^2O3；(C)H2+Cl2--2HCI; (D)H2S-fH2+S(g)。?一定溫度下，某液相反應(yīng)An++Bm-噲：垐CP++D,當(dāng)在體系中加入某電解質(zhì)以增加離子強度時，則匕k-i的變化為：1(A)k1不變，g增加； (B)k1不變，匕減少；(C)%減少，匕增加； (D)%減少，匕不變。?溶劑對溶液中反應(yīng)速率的影響，以下說法中正確的是：介電常數(shù)較大的溶劑有利于離子間的化合反應(yīng)；生成物的極性比反應(yīng)物大，在極性溶劑中反應(yīng)速率較大；溶劑與反應(yīng)物生成穩(wěn)定的溶劑化物會增加反應(yīng)速率；非極性溶劑對所有溶液中反應(yīng)速率都無影響。?光化反應(yīng)的初級階段A+hv_—p,其反應(yīng)速率：與反應(yīng)物A的濃度無關(guān)；與反應(yīng)物A的濃度有關(guān)；與入射光的頻率有關(guān)；與入射光的強度無關(guān)。?根據(jù)光化當(dāng)量定律：在整個光化過程中，一個光子只能活化一個原子或分子；在光化反應(yīng)的初級過程中，一個光子活化1mol原子或分子；在光化反應(yīng)的初級過程中，一個光子活化一個原子或分子；在光化反應(yīng)的初級過程中，一愛因斯坦能量的光子活化一個原子或分子。?一個化學(xué)體系吸收了光子之后，將引起下列哪種過程：(A)引起化學(xué)反應(yīng)； (B)產(chǎn)生熒光；(C)發(fā)生無輻射躍遷； (D)過程不能確定。?用一束波長為300-500nm的光照射反應(yīng)體系，有40%的光被吸收，其量子效率:(A)①=0.4; (B)①>0.4;(C)①<0.4； (D)不能確定。21?光合作用反應(yīng)6CO2+6H2O=C6H12O6+6O2，每生成一個C6H12O6，需要吸收多少個光子:(A)6； (B)12； (C)24； (D)48。?速率常數(shù)與溫度的關(guān)系式中，比較精確的公式是：(A)k=A?exp(-E/RT); (B)Ink=-E/RT+B;aa(C)Ink=InA+mInT-Ea/RT； (D)(kt+10n)/kt=rn。?光化反應(yīng)與黑暗反應(yīng)(熱反應(yīng))的相同之處在于：(A)都需要活化能； (BC)反應(yīng)均向著ArGm(T,p)減少的方向進行(C)溫度系數(shù)都很小 (D)化學(xué)平衡常數(shù)與光強度無關(guān)。?有關(guān)催化劑的性質(zhì)，說法不正確的是：催化劑參與反應(yīng)過程，改變反應(yīng)途徑；催化反應(yīng)頻率因子比非催化反應(yīng)大得多；催化劑提高單位時間內(nèi)原料轉(zhuǎn)化率；催化劑對少量雜質(zhì)很敏感。?破壞臭氧的反應(yīng)機理為：NO+O3-jN02+O2,NO2+O-jNO+O2,其中NO是：(A)總反應(yīng)的反應(yīng)物； (B)中間產(chǎn)物；(C)催化劑； (D)自由能。?酶催化的主要缺點是：(A)選擇性不高； (B)極易受雜質(zhì)影響；(C)催化活性低； (D)對溫度反應(yīng)遲鈍。?在低于室溫的溫度下，在固體表面上的氣體吸附一般是什么形式：(A)形成表面化合物； (B)化學(xué)吸附；(C)氣體發(fā)生液化； (D)物理吸附。?雙原子分子在催化劑上吸附時發(fā)生離解，其Langmuir等溫方程式為：K1/2p1/2(A)(B)1+K1/2(A)(B)1+K1/2p1/2Kp(C)9=(D) 1+Kp+Kp'。?測定一個吸附劑的比表面積，用BET公式，要求吸附劑和吸附質(zhì)之間吸附為：只有物理吸附；只有化學(xué)吸附；既有物理吸附，又有化學(xué)吸附；沒有吸附。(B)KpH2pC2H22(D)pH。?銅催化劑上乙烯加氫反應(yīng)，表面反應(yīng)為決速步驟，若銅催化劑對H2及(B)KpH2pC2H22(D)pH。(A)pCHKppHCHTOC\o"1-5"\h\z2 2 4(C)1+Kp+Kp(C)\o"CurrentDocument"H CH2 24三、多選題：1.按照化學(xué)反應(yīng)速率的過渡狀態(tài)理論，對于氣相反應(yīng)，下列說法不正確的是:該理論不考慮分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和分子運動狀態(tài)；反應(yīng)過程中，反應(yīng)分子先碰撞形成過渡態(tài)；活化絡(luò)合物與反應(yīng)物之間很快達到平衡；反應(yīng)速率決定于活化絡(luò)合物的分解速率；該理論可以計算出任一反應(yīng)的速率常數(shù)。2?對過渡狀態(tài)理論，以下正確的結(jié)論是：能壘即為反應(yīng)的活化能；能壘即為活化絡(luò)合物與反應(yīng)物分子間零點能之差；能壘在數(shù)值上與閾能相等；能壘是是反應(yīng)需要活化能的實質(zhì)；能壘原則上可以通過量子力學(xué)計算求得。3?對某一反應(yīng)體系，用過渡狀態(tài)理論來分析，下列說法正確的是：(A)a:sm越負(fù)，速率越快；(B)a:Hm越正，速率越快(C)Ea越大，速率越快； (D)A:Hm越小，速率越快；a:sm越大，速率越快。4?光作用下O2可能變成O3，當(dāng)1mol03生成時，吸收3.011x1023個光量子，此光化反應(yīng)的量子效率是：(A)①=1； (B)①=1.5； (C)①=2；①=3； (E)①=5。5?對光化學(xué)反應(yīng)，下列說法不正確的是：光化學(xué)反應(yīng)時體系的自由能都是增加；光化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)來不能用rGmo計算出；光化學(xué)反應(yīng)的活化能來自光子的能量；光化學(xué)反應(yīng)速度受溫度的影響較大；光化學(xué)反應(yīng)的初級階段，速度與反應(yīng)物濃度無關(guān)。6?下列諸物性中屬于化學(xué)吸附特性的是：(A)吸附熱較大 (B)吸附作用力是范德華力(C)吸附復(fù)蓋層單分子或多分子層 (D)吸附速度很快吸附在高溫下進行7?下列關(guān)于催化劑的敘述不正確的是：催化劑不改變反應(yīng)的級數(shù)；催化劑改變頻率因子；催化劑能縮短達到平衡的時間；催化劑不改變熱力學(xué)平衡常數(shù)；催化劑能改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)換率。?某單分子氣-固相催化反應(yīng)，當(dāng)表面反應(yīng)為速度控制步驟時，反應(yīng)表現(xiàn)為零級，可能是：(A)反應(yīng)物的吸附很強 (B)反應(yīng)物的吸附很弱(C)反應(yīng)物的壓力很高 (D)反應(yīng)物的壓力很低反應(yīng)物的壓力適中?根據(jù)蘭繆爾(Langmuir)氣-固吸附理論，下列敘述中錯誤的是：(A)吸附是單分子層的； (B)吸附熱與氣體壓力成正比；(C)吸附分子間無作用力； (D)吸附量與氣體分壓成正比；吸附一定是物理吸附。10?473.2K時測定氧在某催化劑上的吸附作用，其吸附量滿足以下方程：V5.539(P/P$)227d &V= =2.27dm3gcg-i1+1.22(P/p$) 該吸附的飽和吸附量是:(dm3.kg-1)(A)2.27 (B)4.54 (C)5.539 (D)1.22、計算及證明題：1．298K，pH=5時，蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)有一個常數(shù)的半衰期為500分鐘(即半衰期與糖的起始濃度無關(guān))，在同一溫度下，當(dāng)pH=4時，常數(shù)半衰期為50分鐘，試問蔗糖dk] b轉(zhuǎn)化反應(yīng)：A(蔗糖)+H+ 的速率方程—"dT=k[A?[^卩中，a、b值為多少？2．經(jīng)研究，反應(yīng)Fe3++V3+=Fe2++V4+的反應(yīng)機理為：Fe3++V4+ k Fe2++V5+(快速平衡反應(yīng))V5++V3+2V4+(慢反應(yīng))推導(dǎo)出正向總反應(yīng)的速率方程；如果第一步的AHm=-20.92kJ?mol-1總的表觀活化能Ea=50.2kJ?mol-ioma求第二步的活化能e2；對于第二步的逆向反應(yīng)，25°C,如果k-2=0.01dm3?mol-1?s-i，根據(jù)過渡狀態(tài)理論，與頻率因子相應(yīng)的數(shù)值按10i3dm3?mol-i?s-i計算，活化熵A:呼丹)=-20.92J?K-i,計算其活化焓A:H鳥(丹)o3?丁二烯的氣相二聚反應(yīng)活化能為100kJ.mol-1?其速率常數(shù)k可表示為：k/dm3.mol-i.s-i=9.2x109exp(-105J.mol-i/RT)用過渡態(tài)理論計算反應(yīng)在600K時的指前因子，并與實驗值作比較，已知ArSm(ce)二-60.79JK1?mol-i以c0=1mol.dm-3為標(biāo)準(zhǔn)態(tài))；用碰撞理論計算600K時的A值，假定有效碰撞直徑d=5x10-iom:把所得結(jié)果和實驗結(jié)果對比，可得什么結(jié)論?4?用波長3130nm的單色光照射丙酮蒸氣，有下列分解反應(yīng)：(CH3)2CO(g)+hV-iC2H6(g)+CO(g)，若反應(yīng)池容積為59cm3，丙酮吸收入射光的91.5%,反應(yīng)溫度為567C,起始壓強為102.165kPa，終態(tài)壓強為104.418kPa，入射光的能量是4.81x10-3焦/秒，照射7小時，計算該反應(yīng)的光量子效率。5?473K時，測量O2在某催化劑上吸附作用，當(dāng)平衡壓強分別為g10pe時，每克催化劑吸附O2分別為2.5cm3與4.2cm3(巳換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，設(shè)吸附服從于Langmuir公式，計算當(dāng)O2的吸附量為飽和吸附量一半時，平衡壓強是多少？6?實驗測得NO在Pt上的催化分解反應(yīng)：2NO-tN2+O2的速率方程為：-WNO=kPNOdt PO2。假定吸附服從Langmuir方程，試用擬出合理反應(yīng)機理，導(dǎo)出上述速率方程，若NO的吸附熱為80kJ?mol-i,02的吸附熱為100kJ?mol-i,反應(yīng)的表觀活化能為60kJ?mol-i，計算表面反應(yīng)的真實活化能。kCr— 1—a—7?有某氣體A在固體催化劑上的反應(yīng)：A催化劑〉產(chǎn)物，其速率方程為 1+k2CA，其中濃度PA的單位使用Pa表示，時間用S表示。試問上式中匕和k2的單位是什么？已知此反應(yīng)速率的極大值為10x105Pa.S-i而當(dāng)A的壓力為100x105Pa時，反應(yīng)速率僅是極大值的一半，試計算匕和k2的數(shù)值各為多少？CH(g)2CH(g)8?反應(yīng)26弋'匸一 -在800-1000K及P。時測得：-1k(s-1)二1016exp(—360000/RT)1k(dm3gmol-1gs-1)=1.19x1010exp(—21000/RT)-1計算在1000K時正逆反應(yīng)的活化熵牛Sm,1與牛Sm,—1(c0)。求正方向反應(yīng)的反應(yīng)熵變ArSm。已知kB二1"38X10—23JgK—1 ；h=6.626x10-34Jgs第八章化學(xué)動力學(xué)(2)練習(xí)題答案一、判斷題答案：1?對。由有碰撞理論基本假設(shè)，計算分子的碰撞次數(shù)，可以得出質(zhì)量作用定律。2．錯。由碰撞理論可知,應(yīng)該是溫度升高,活化分子占的比例增大,反應(yīng)速度也增大3?對。過渡狀態(tài)理論只要知道活化絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)，就可以計算出速率常數(shù)k,又叫絕對速率理論。4?錯。選擇催化劑是不能使arGm>0的非自發(fā)反應(yīng)變成自發(fā)反應(yīng)。5．對。多相反應(yīng)是在相界面上進行的。6．對。光化學(xué)反應(yīng)的初級階段,反應(yīng)速率只與吸收光的強度有關(guān),與反應(yīng)物濃度無關(guān)7．錯。酸堿催化的特征是反應(yīng)過程中,有質(zhì)子轉(zhuǎn)移。寸IE..100<0000寸—」dxu;0IX0.9??*.Qo<-1??*.cn??*.QoCXI??*.Qojo<??*.<&CXI??*.??*.Q00??*.U00I-10Q00CXI??*.ur<??*.Qkd??*.<r<??*.0Q￡??*.Q??*.0Q3CXI??*.uLA??*.QLAt-1??*.uLACXI??*.<??*.u??*.0Q??*.??*.Qco??*.<coCXI??*.<CN??*.<??*.UCNCXI??*.<I-1??*.oI-1I-1??*.Q??sla」EZ二o忘.0寸?I9I+HovAM)oz<-^(8)OE-IIhKJ映皿M丘恒必g0隹2V、K旺世來田。友?0Mo??6UI」0dDA-IlNHVAHAH呂因EJZ00zl-l:口h$VHBnB-t+EH歸n異of，-nw1-1—

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rm ,RT其中空?漳_1013pe h0.01_1013exp(20.9)—exp18.314丿心H一' r m 8.314x298丿解得心H一_79.33kJ?mol-1rm3?解：(1)A二kTe2B (Ce)_1exp(A^Se/R)h rm1.3806x10_23x323x2.71826.626x10_34ceexp(_60.79/8.314)=6.17x1010dm3,mol-1-s-1(2)A二2nd2AA(RT/MAn)i/2Lx103xei/2二2x3.14x(5.0x10-10)2x(8.314x600/54x10-3x3.14)1/2x6.022x1023x1°3x2.718i/2dm3.mol-1?s-1二2.671x10ndm3.mol-1.S-1(3)用碰撞理論計算出A誤差較大，用過渡狀態(tài)理論計算出誤差較小。?解：(CH3)2CO(g) C2H6(g)+CO(g)p0 00P0-X XX總壓p=p0+x,???X=p-p0起反應(yīng)的摩爾數(shù)n=(p-p0)V/RT=(104418-102165)x59-6/(8.314x840)=1.90x10-5mol吸收的光能E=4.81x10-3x7x3600x0.915=1.109x102J1愛因斯坦=1U=1.196x109/3130=3.822x105J吸收光量子摩爾數(shù)n'=E/U=1.109x102/3.822x105=2.902x10-4mol①=1.90x10-5/2.902x10-4=0.065TOC\o"1-5"\h\zP1 ,P+—.解：Langmuir公式：VKVmVm〔11 1 二 + 2.5KV V\ioim im4?2KVmVm ，解得：Vm=4.545cm3,K=1.223P_ 1 1P當(dāng)V二力V=力x4.545=2.2715cm3,2.2715 1.223x4.545 4.545m?p=0.82Pe—k?解：假定反應(yīng)歷程為：NO+⑸ NO[S]—1NO[S]—2^力N2[S]+力O2[S](慢)n2[S]-wN2+[S] O2[S]-—^O2+[S]反應(yīng)由第二步控制，r=-dpNO/dt=