物理化学林树坤第8章化学动力学习题答案.doc
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1、 第8章 化学动力学 习题1. 请根据质量作用定律写出下列基元反应的反应速率表示式(试用各种物质分别表示)。(1)(2)2A+B(3)(4)解:(1),(2),(3),(4)。2. 某气相反应的速率表示式分别用浓度和压力表示时为和,试求kc与kp之间的关系,设气体为理想气体。解:因为 pA=cBRT=cART, ,则 3. 298K时N2O5(g)分解反应其半衰期为5.7h,此值与N2O5的起始浓度无关,试求:(1)该反应的速率常数。(2)作用完成90%时所需时间。解:根据题意判断该分解反应为一级反应,因此可求得(1),(2)4. 某人工放射性元素放出粒子,半衰期为15min,试问该试样有80
2、%分解,需时若干?解:根据题意判断该放射反应为一级反应,因此可求得(1),(2)。5. 把一定量的PH3(g)迅速引入温度为950K的已抽空的容器中,待反应物达到该温度时开始计时(此时已有部分分解),测得实验数据如下:t/s058108p/kPa35.0036.3436.6836.85已知反应为一级反应,求该反应的速率常数k值。(设在t=时反应基本完成)。解:利用一级反应的公式, , c0正比于pp0,c正比于ppt,所以 k=当t=58s时, ,当t=108s时, 6. 在298K时,NaOH与CH3COOCH3皂化作用的速率常数k2与NaOH与CH3COOC2H5皂化作用的速率常数的关系为
3、k2=2.8。试问在相同的实验条件下,当有90%的CH3COOCH3被分解时,CH3COOC2H5的分解百分数为若干?(设碱与酯的浓度均相等)解:由二级反应的动力学方程, x=76.27%7. 某放射性元素经14天后,活性降低了6.85%。试求:(1)该放射性元素的半衰期;(2)若要分解掉90%,需经多长时间?解:放射性元素的衰变符合一级反应规律。 设反应开始时,其活性组分为100%,14天后,剩余的活性组分为100%6.85%,则:8. 在某化学反应中随时检测物质A的含量,1小时后,发现A已作用了75%,试问2小时后A还剩余多少没有作用?若该反应对A来说是:(1)一级反应。(2)二级反应(设
4、A与另一反应物B起始浓度相同)。(3)零级反应(求A作用所需时间)。解:(1)由一级反应速率公式, , ,k=1.386h-1, x=6.25%(2) x=14.3%(3) c00.25c0=k k=0.75 c0 ,t=9. 设有一反应在某恒温密闭容器中进行,开始时A和B的物质的量之比为2:1,起始总压为3.0,在400K时,60s后容器中的总压力为2.0,设该反应的速率方程为:,求400K时,150s后容器中B的分压。.解:因为温度。体积相同,所以即 ,PA=2pB , 2A(g)+B(g)=G(g)+H(s)t=0 2 0 0 t=t 2pB pB 0 , 对二级反应有 当t=150s时
5、, , 求得 PB=0.285kPa10. 某物质A的分解是二级反应。恒温下反应进行到A消耗掉初浓度的1/3所需要的时间是2min,求A消耗掉初浓度的2/3所需要的时间。解: 11. 如反应物的起始浓度均为,反应的级数为n(且n1),证明其半衰期表示式为(式中k为速率常数):解: , ,积分得, 当x=时, 12. 氯化醇和碳酸氢钠反应制取乙二醇:CH2OHCH2Cl (A)+ NaHCO3 (B)CH2OHCH2OH + NaCl + CO2已知该反应的微分速率方程为:,且测得在355K时反应的速率常数。试计算在355 K时:(1) 如果溶液中氯乙醇、碳酸氢钠的初始浓度相同, ,氯乙醇转化9
6、5%需要多少时间?(2) 在同样初始浓度的条件下, 氯乙醇转化率达到99.75%需要多少时间?(3) 若溶液中氯乙醇和碳酸氢钠的开始浓度分别为,氯乙醇转化99.75%需要多少时间?解: (1) 由速率方程知反应为二级反应, 且两反应物开始浓度相同, 则(2) 同理 (3)因为两反应物开始浓度不同, 则13. 已知HCl(g)在1.013105Pa和298K时的生产热为92.3KJmol-1,生产反应的活化能为113KJmol-1,试计算其逆反应的活化能。解:反应热与活化能之间的关系为: 即:, =113(92.3)=205.3 (KJmol-1)14. 某一级反应在340K时完成20%需时3.
7、20min,而在300K时同样完成20%需时12.6min,试计算该反应的实验活化能。解:由于初始浓度和反应程度都相同,所以可直接运用公式,即根据Arrhenius经验公式: 得15. 有双分子反应,已知在540727K时之间发生定容反应,其速率常数k的表示为k/( mol-1dm3s-1)=1.21010exp(132kJmol-1/RT)若在600K时,CO(g)和NO2(g)的初始压力分别为667和933Pa,试计算:(1)该反应在600K时的kp值。(2)反应进行10h以后,NO的分压为若干。解:(1)(2)运用公式 解得 p=141.5Pa 16. 已知组成蛋的卵白蛋白的热变作用为一
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