第07章基元反应动力学习题及答案.doc

第七章基元化学反应动力学习题及答案1. MQ在25C时分解反应的半衰期为5.7h,且与的初始压力无关 试求此反应在25C条件下完成90%所需时间解：由题意知此反应为一级反应ki 二0.6932 0.6932 巾121贰5.7ti2#1ln( ) = k1t1 -y1 1t = l n( )/& =l n( )/0.1216 =18.9h1 -y 1—90%即完成90 %所需时间为18.9h2. 异丙烯醚气相异构化成丙烯酮的反应是一级反应， 其反应速率系(常)数与温度的关系为：k/s t =5.4 x 1011exp( — 122 474 J • mo「/R!) , 150C下，反应开 始时只有异丙烯醚，其压力为101 325 Pa，问多长时间后，丙烯酮的分压可达 54 kPa ?解：k/S = 5.4 x 10 exp[ — 122474/8.314 x( 150+ 273)]=4.055 x 10— 4ln101325101325 -54000= 4.005 10 "t据题意：ln P0 二 ktPtt = 1877S3. 双分子反应 2A(g)—k > B(g) + D(g), 在 623K 初始浓度为 0.400mol dm—3时，半衰期为105s,请求出(1) 反应速率系数k⑵A(g) 反应掉90%所需时间为多少？⑶ 若反应的活化能为140 kJ mol-1,573K时的最大反应速率为多少？解:2(1) r = k[A]2 , t0.5= 1/(2 k[A] 0) , k =3 -1 -10.012dm3mol 1s1⑵1/[A] T/[A]o =2 kt , t = 945 s⑶In(k/k' )=Ea/R)(1/T '-1/T) , 573K 时 k3 -1 -1=0.00223dm mol s最大反应速率 rmax = k[A] 02=3.6 X0 4 moldm 3s1.4. 450 C时实验测定气相反应3A + B-2C的速率数据如下;实验初压/ Pa初速率一dpB / dt / (Pa/h)PA,0 P B,01 .1001.000.01002 .2001.000.04003 .4000.500.0800(1)若反应的速率方程为r = kP ：PBy,求x、y及k⑵求FA =150Pa P b = 0.75Pa时反应的速率。

解：(1 )把1、2两组数据分别代入速率方程 r = kpA •Pb并相比，得r1/r 2 = (100/200) x即x0.0100/0.0400 =( 100/200 )xlg1/2 = lg1/4 所以 x = 2r 2/r 3=( 200/400 ) 2 • (1.00/0.50) y=(1/2) 2 • 2y即0.04/0.08 =( 1/2 ) 2 • 2y所以y = 1 因为 r = kp/ • p/ = kpA^B所以 k = r/p a2Pb 代入第一组数据：k= 0.0100/100 2x 1_ 6 2 1得 k = 1.00 x 10 一 Pa • h-2 — 6 2 1(1) r = kpApB= 1.00 x 10「x 150 x 0.75 = 0.0169Pah-5. 某反应物A的分解反应为2级反应，在300K时，分解20%需要12.6min , 340K 时，在相同初始浓度下分解完成 20%需 3.2min，求此反应的活化能解：由公式 1/C — 1/Co= k2t 得：1/[ (1-20%) Co ] — 1/Co= k2t ①1/(20 % G) — 1/Co = k2 t ②① 比②得：k2t/ k 2 t = 1 ，即 k2/ k 2 = t /t = 3.2/12.6因为所以EaRln(k2 /k2)8.314 In(鵲)(g)= 29057J.moI6. (7…7…4…7)恒容气相反应 A (g)-D (g)的速率常数k与温度T具有 如下关系式：In( k / s )= 24.00 -腎K(1) 确定此反应的级数；(2) 计算此反应的活化能；(3) 欲使A (g)在10min内转化率达90%则反应温度应控制在多少度?解：(1 )题中所给k的单位为1,所以反应为一级反应。

1(2) Ink =- E/R • 1/T + C 与 In(k/S - ) = 24.00 — 9622/ (T/K)相比较可得:E a/R = 9622K-1E a= 9622K • R= 80.00KJ • mol1(3) ln( )二 kJ1 -y1 1k1 =l n( )/t =l n( )/10 =0.2303S41 - y 1-90%由 ln(k/s - ) = 24.00 — 9622/ (T/K) 得：0.2303 = 24.00 — 9622/ ( T/K)T= 404.8K -p3053解：(1) 2NH3 == N2 + 3H2，四分子反应是不存在的，故逆向不是基元反应，根 据微观可逆性原理，说明正向也不是基元反应 ⑵N2O5 == 2NO2 + 1/202，反应分子数没有分数，故逆向不是基元反应，根据微观可逆性原理，正向也不是基元 反应3) 2H + 20 == H2O2，四分子反应是不存在的，故正向不是基元反应，根 据微观可逆性原理，说明逆向也不是基元反应 (4) 2HI == H 2 + |2,理论和实践均证实该反应不是基元反应4 解：kp=1.8x 104 (kPa - min)-1，说明是二级反应，-dc/dt = kcc2，-dp/dt = kpp2，p=cRT，贝U kc=kpRT = 1.8X 104x 8.314x 500 = 7.48X 107 mol-1 - dm3 - min-1p3162 解：2A(g) + B(g) > E(g),三分子反应，r=kCA cb2 2r1/2/r°=k(1/2cA,0)2(1/2cB,0)/(k(CA,0)2(CB,0))=1: 83解： A ——> B + C， 总压t=0 p0,Ap0,Bp0,B p0 = p0,A+2p0,Bt=t pt,Ap0,A-pt,A + p0,Bp0,A-pt,A+p0,Bpt=2p0,A+2p0,B-pt,AP0,a+ P0,bP0,a+ P0,B px =2p0,A+ 2p0,B由总压关系知： px- P0= P0,a， pxPt = Pt,AU|1⑴一印）>1 =?7\-兀八u|门/\一°7\ 2 7\-°7\ lo(_ 引习= -^- u「亠 小=U|._U|叭-co /\ 乂 Q < /\ doOOA 0 oo=i叭 Q 曰0 09 0曰om(6)乙00 + (l)乙ON^HO <- (l)HOOO乙HO(乙ON) :搦 Z=¥2U|C=>|/8U|=>|/((8/Z-D/D=8/zi :西勾盛一者 £ =乙/叩眦1 :搦9st76 09L=L0 0/9U|=i 1>|=((8 0-D/Du| \S|，O O=>I 's&69二>1/乙u匸乙⑴右—b :搦966=(0羽儿)/(0羽〃66)=乙W/66 0] 4oo>|//66=>|/(oo/k(oo 20)儿)=66。

1£二乙4oo>|/c=>|/(oo /^(oo g/nw :西勾盛二M99二乙U| /0WW1/660 昇”/oei乙二>1/0021 =¥（（66 0-L）/L）U| =66q乙=乙/韧旬'乙/口乙=>|/乙11忆=>|/加匸>|/（&/£7）儿）11匸吗'>|/乙11匸乙":西勾盛一:搦17P —°°d 心 川二阳qu尸莎U| ：砸t/min2.283.925.928.4211.9217.47ooV/cm34.098.0512.0216.0120.0224.0228.94k/mi n-10.1060.1050.1080.1060.1078 解:k2 Ea (T2 -TJ k1 R T2 T|9.86 10* ln 3.19 10*Ea (308 -298)8.314 308 298-1Ea=86.11kJ mol平均：k=0.1064 min#ln (1/0.25)= k2X 30, k2=0.0462 min(1 1、, 0.0462250600(11、——— ,ln ：<1 1 T 2/1.155F08.314J073T2丿,T2=1235K-1ln"k1 R-4 11 -1k=A exp(-Ea/RT), 9.86X 10 =A exp(-86110/(8.314X 308)), A=3.96X 10 s-4 11 -1 11 -13.19X 10 =A exp(-86110/(8.314X 298)), A=3.96X 10 s , A=3.96X 10 s-3 -19 解:t1/2=ln2/k1, k1=0.693/600=1.155X 103min 1p322 页1证明：2 1/2 2 2Zaa=1/2 n (rA+r a) (8kT/ n ) Na ,卩=mA /2 mA= mA/22 1/2 2Zaa=8 rA2( n kT/ mA)NA2匚 -143 解：(1) q=exp[-Ec/(RT)], q=exp[-100000/(8.314X 400)], q=8.73X 10-16q=exp[-120000/(8.314X 400)], q=2.13X 10⑵ q2/ q1= exp[A Ec/(RT)]= exp[10000/(8.314X 400)]=20.23⑶ q2/ q1= exp[-100000/(8.314X 1000)]/ exp[-100000/(8.314X 400)]=6.84X 107p329 页3 证明：k= kT K/J, In k=ln^+lnKc , h hEa= ：r Um+RT；：l nk Ea _ 1 ；:l nKc= RT2 = 2 厂，.T RT T 汀 RT RT双分子气相反应：厶厂Hm= ： um+(i-2)R「vum= em+RTEa= ：r Um+RT= JHm+2RT4证明：对于气相反应A - BkT 丨—「m ki= exp -h RRT丿,Ea= jHm+RT,阿仑尼乌斯公式:kT= Aexp对比：A=(第七章)基元反应动力学练习题7-2 500K时气相基元反应 A + B = C,当A和B的初始浓度皆为0.20 mol dm32 3 1时，初始速率为5.0 x 10- mol dm- s(1) 求反应的速率系数k；(2) 当反应物A B的初始分压均为50 kPa (开始无C),体系总压为75 kPa 时所需时间为多少。