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第七章 化学反应速率
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例7-1 在酸的存在下蔗糖的反应中，偏光计的读数at如下：
t/(min)
0
30
90
150
330
630
¥
at
46.57
41.00
30.75
22.00
2.75
-10.00
-18.75
这个反应是一级反应，求反应速率常数。
解1 对一级反应，不仅反应物的浓度本身，如果有和浓度成比例的量，则可以用来代替浓度。at是蔗糖溶液的偏振面转过的角度，在t = 0时溶液中只存在蔗糖，在t = ¥时蔗糖应该完全消失，而在公式lncA=lncA0-kt中，和cA0成比例的量是a0-a¥，和cA成比例的量是at-a∞，因此可以用ln(at-a¥)=ln(a0-a¥)-kt计算各时刻的k。

解2 采用作图法，以lg(at-a¥)对t作图，得一直线，其斜率b = -k/2.303。
t/min
0
30
90
150
330
630
at-a¥
65.32
59.75
47.50
40.75
21.50
8.75
lg(at-a¥)
1.815
1.776
1.677
1.610
1.332
0.942
则k = -2.303´b 又b = - 0.00139，所以
k = 2.303´0.00139 = 3.20´10-3min-1

例7-2科学工作者已经研制出人造血红细胞。这种血红细胞从体内循环中被清除的反应是一级反应，其半衰期为6.0h。如果一个事故的受害者血红细胞已经被人造血红细胞所取代，1.0h后到达医院，这时其体内的人造血红细胞占输入的人造血红细胞的分数是多少？
解 对于一级反应，

根据一级反应积分速率方程式，即可计算所求人造血红细胞分数。

例7-3 尿素的水解反应为
CO(NH2)2 + H2O ¾®2NH3 + CO2
25°C无酶存在时，反应的活化能为120kJ× mol-1，当有尿素酶存在时，反应的活化能降为46 kJ× mol-1，反应速率为无酶存在时的9.4´1012倍，试计算无酶存在时，温度要升到何值才能达到酶催化时的速率？
解 浓度一定时，反应速率之比也即速率常数之比

相关知识介绍
温度对反应速率的影响与活化能的大小有关。另外对同一反应而言温度较低时，速率常数受温度的影响比在温度较高时显著，这可从以下例子中说明。
例 若反应1 Ea1 = 103.3 kJ× mol-1 A1 = 4.3´1013s-1
反应2 Ea2 = 246.9 kJ× mol-1 A2 = 1.6´1014s-1
（1） 把反应温度从300K提高到310K，反应1和反应2的速率常数各增大多少倍？
（2） 把反应2的反应温度从700K提高到710K，反应速率常数将增大多少倍？
解 (1) 通过 k = Ae -Ea/RT
计算得：反应1在300K时的k1 = 4.5´10-5s-1
在310K时的k1’ = 1.7´10-4s-1
反应2在300K时的k2 = 1.7´10-29s-1
在310K时的k2’ = 4.1´10-28s-1
可见在A相差不大的情况下，活化能不同的反应，其反应速率常数随温度的变化差别很大，活化能较小的反应1，温度升高10K，速率常数增大约3.8倍，而活化能较大的反应2，温度同样升高10K，速率常数却增大24倍
(2) 当温度从700K升至710K时，反应2的速率常数分别为：
k（700K）= 6.0´10-5s-1
k（710K）= 1.1´10-4s-1

可见对同一反应2，从较低温度300K升至310K时，反应速率增加24倍，而从较高温度700K升至710K时，同样升高10K，反应速率仅增加1.8倍。

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一、判断题（对的打√，错的打×，共10分）
1. 对同一反应，用反应进度表示时不论用何种物质(反应物或产物)来表示反应速率，其数值大小是一样的。 ( y )
2. 某反应A¾®B，当A浓度增加1倍时，反应速率也增加1倍，则该反应必为一级反应。 ( y )
3. 浓度增加，活化分子分数增加，所以反应速率加快。 ( n )
4. 温度升高，分子的碰撞频率增加，所以反应速率加快。 ( n )
5. 质量作用定律适用于任何类型的化学反应。 ( n ) 1.√ 2. √ 3. × 4. × 5. × 6. × 7. √ 8. √ 9. √ 10. ×

6. 已知反应2A+B¾®产物的速率方程式为，故此反应为元反应。 ( )
7. 一般情况下，不论反应是放热还是吸热，温度升高，反应速率都增大。 ( )
8. 从反应速率的量纲，可知该反应是简单级数反应中的那一类。 ( )
9. 任一反应的反应级数，只能由实验来确定。 ( )
10. 双分子反应一定是二级反应。 ( n )

二、选择题（将每题一个正确答案的标号选出，每题2分，共24分） [TOP]
1. 反应3H2 + N2®2NH3(g)的反应速率可以表示为- dc(N2)/dt，下列表示中与其相当的是 ( )
A.dc(NH3)/dt B. -dc(NH3)/dt C. 2dc(NH3)/dt
D. dc(NH3)/2dt E. dc(H2)/3dt
2. 反应2A + B®C的速率方程式为，则速率常数k的量纲为 ( c)
A. (浓度)×(时间) B. (浓度)-1×(时间)-1 C. (浓度)-2×(时间)-1
D. (浓度)2×(时间)-1 E. (浓度)-3×(时间)-1
3. 某反应2A +B ®C，实验测得其速率方程为n=kcA×cB，由此可见该反应为 ( b )
A. 三分子反应也是三级反应 B.二级反应
C. 一级反应 D.双分子反应，三级反应
E. 三分子反应，二级反应
4. 某反应A(g) ®2B(g)为一级反应，当A的初浓度为0.10 mol×L-1时反应掉25%，需时100s，当A的初始浓度为0.05 mol×L-1时，反应掉25%需时为 ( )
A. 100s B. 50s C. 200s D. 75s E. 25s
5. 某一级反应的半衰期为20.0min，则该反应的速率常数是 ( )
A. 0.0346min-1 B. 0.346min-1 C. 13.9min D. 0.0346min
E. 28.9min
6. 已知反应2A+B®产物，则其速率方程式 ( )
A. B. n = kcA×cB C.
D. E. 无法确定
7. 一级、二级、零级反应的半衰期应 ( )
A. 都与k和c0有关 B. 都与c0有关 C. 都与k有关
D. 不一定与k和c0有关 E. 视反应时间而定
8. 某一级反应的半衰期为12min，则36min后反应物浓度应为原始浓度的( )
A. 1/6 B. 1/9 C. 1/3 D. 1/4 E. 1/8
9. 某反应的活化能为80kJ×mol-1，当反应温度由293K增加到303K时，其反应速率增加为原来的 ( )
A. 2倍 B. 3倍 C. 4倍 D. 2.5倍 E. 5倍
10. 元反应一定是 ( )
A. 一级反应 B. 一步能完成的反应 C. 单分子反应
D. 二级反应 E. 化合反应
11. 某反应的反应物消耗掉3/4的时间是其半衰期的2倍，则该反应的级数( )
A. 零级 B. 一级 C. 二级 D. 三级 E. 无法确定
12. 某同位素进行b放射，14天后，同位素的活性降低6.85%，若分解90%需 ( )
A. 354天 B. 263天 C. 300天 D. 454天 E. 600天
13. 已知某反应A¾®B+C是经历以下过程 ( )
A. 二级反应 B. 复合反应 C. 双分子反应
D.单分子反应 E. 元反应
14. 已知某反应的活化能为114kJ×mol-1，使用某催化剂使其活化能降低一半，在25°C时，其反应速率将加快的倍数约为 ( )
A. 1´102 B. 1´1010 C. 1´108 D. 1´106 E. 1´1012
15. 某一分解反应，当反应物浓度为0.20 mol×L-1时反应速率为0.30 mol×L-1×s-1。若该反应为二级反应，当反应物浓度为0.60 mol×L-1时，反应速率为( )
A 0.30 mol×L-1×s-1 B. 0.60 mol×L-1×s-1 C. 0.90 mol×L-1×s-1
D. 2.7 mol×L-1×s-1 E. 3.0mol×L-1×s-1
16. 下列说法中，正确的是 ( )
A. 反应级数必是正整数 B. 二级反应即是双分子反应
C. 化学反应式配平即可求得反应级数 D. 反应级数随温度升高而增大
E. 反应级数只能由实验确定
17. 对于反应A + 2B®产物，实验证明，如两反应物浓度都加倍，则反应速率增至8倍，如仅将A的浓度加倍，则反应速率也加倍。则该反应对B而言的级数为 ( )
A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 E. 1/2
18. 对于零级反应，下列说法正确的是 ( )
A. 活化能很低 B. 反应物浓度不随时间变化
C. 速率常数k等于零 D. 反应速率与反应物浓度无关
E. 反应物分子不需碰撞即能反应
19. 下列说法中，正确的是 ( )
A. DrH愈小，反应愈快 B. DrG愈小，反应愈快
C. k愈小，反应愈快 D. Ea愈小，反应愈快
E. Ea愈大，反应愈快
20. 质量作用定律适用于 ( )
A. 实际上能进行到底的反应 B. 任何化学反应
C. 一步完成的简单反应
D. 反应物和生成物的计量系数均为1的反应
E. 可逆反应
21. 有两个平行反应A¾®B和A¾®C，如果要提高B的产率，降低C的产率，较好的方法是 ( )
A. 增加A的浓度 B. 控制反应温度 C. 选择某种催化剂
D. 降低A的浓度 E. 控制反应时间
22. 元反应A¾®2B的活化能为Ea，而逆反应2B¾®A的活化能为Ea'，若要使Ea和Ea'同时降低应 ( )
A. 加催化剂 B. 提高反应温度 C. 降低反应温度
D. 改变起始时的反应物浓度 E. 增加体系中B的浓度
23. 破坏臭氧的反应机理为：NO + O3 ¾®NO2 + 2O；NO2 + O ¾®NO + 2O2 其中NO是 ( )
A. 催化剂 B.反应物 C. 中间产物 D. 产物
E. 既非反应物又非产物
24. 反应A®B为二级反应，当A的浓度为0.050 mol×L-1时，反应速率为1.2 mol×L-1×min-1。在相同温度下，欲使反应速率加倍，A的浓度应该是 ( )
A. 0.10 mol×L-1 B. 0.025 mol×L-1 C. 0.20 mol×L-1
D. 0.071 mol×L-1 E. 0.25 mol×L-1

三、填空题（每空1分，共16分） [TOP]
1. 实验表明：在一定温度范围内，反应2 NO + Cl2¾®2NOCl为元反应，则该反应的速率方程为______，该反应的级数为________，若其他条件不变，将NO的浓度增加到原来的3倍，则反应速率为原速率的________。
2. 反应速率常数k是一个与______无关，而与_____有关的数。
3. 某反应速率常数k = 1.3´10-3s-1，则此反应为______级反应，以______对_______作图得一直线，直线的斜率为_______。
4. 催化剂能加快反应速率的机制为_______。
5. 某药物从血浆中的清除速率为一级反应，测得其t1/2 = 4h，该反应的速率常数k = ______。
6. 当反应物A的浓度分别是0.10mol×L-1和0.05 mol×L-1时，测得反应2A¾®B前后两次反应速率之比为2:1，则该反应级数为__ __级。
7. 反应A分解为B+C，在某条件下，最后有30%分解，现条件不变，使用催化剂，则A最后分解应______30%(大于、等于、小于)。
8. 反应A B + C，若正向反应的活化能为Ea，逆向反应活化能为Ea’，正向反应是吸热反应，则Ea_____Ea’ (大于、等于、小于)。
9. 某一级反应，A物质初始浓度为0.10 mol×L-1，分解90%需200min，若初始浓度为0.20 mol×L-1，分解90%需_______min。

四、问答题（30分） [TOP]
1. 用碰撞理论解释浓度、温度、催化剂如何影响化学反应速率
2. 比较反应级数和反应分子数这两个概念的区别
3．证明：对简单级数反应的值对零级反应是1/2，一级反应是1，二级反应是2。(t3/4表示反应物反应掉3/4所需的时间)。
五、计算题（20分） [TOP]
1. 肺进行呼吸时，吸入的O2与肺脏血液中的血红蛋白Hb反应生成氧合血红蛋白HbO2，反应式为Hb + O2¾®HbO2，该反应对Hb 和O2均为一级，为保持肺脏血液中血红蛋白的正常浓度(8.0´10-6mol×L-1)，则肺脏血液中O2的浓度必须保持为1.6´10-6mol×L-1。已知上述反应在体温下的速率常数k = 2.1´106mol-1×L×s-1。
（1）计算正常情况下，氧合血红蛋白在肺脏血液中的生成速率。
（2）患某种疾病时，HbO2的生成速率已达1.1´10-4mol×L-1×s-1，为保持Hb的正常浓度，需给患者进行输氧，问肺脏血液中O2的浓度为多少才能保持Hb的正常浓度。
2. 已知某药物分解反应为一级反应，在100°C时测得该药物的半衰期为170d，该药物分解20%为失效，已知10°C时其有效期为2a(按700d计)。若改为室温下(25°C)保存，该药物的有效期为多少天？

学生自测答案 [TOP]
一、判断题
1.√ 2. √ 3. × 4. × 5. × 6. × 7. √ 8. √ 9. √ 10. ×
二、选择题
1.D 2.C 3.B 4.A 5.A 6.E 7.C 8.E 9.B 10.B 11.B 12.D 13.E 14.B 15.B 16.E 17.C 18.D 19.D 20.C 21.C 22.A 23.A 24.D
三、填空题
1. n = kc2(NO)c；3级；9
2. 反应物浓度无关；反应物本性、温度、催化剂有关
3. “一”；lnk~t；-k
4.改变反应途径，降低活化能
5. k = 0.17h-1
6. 一级
7. 等于
8. 大于
9. 200min
四、简答题 （略）
五、证明 一级反应：

二级反应：

零级反应：

六、
1. (1)速率方程式 n = kc(Hb)C(O2)
氧合血红蛋白在肺脏血液中的生成速率为
n = 2.1´106mol-1×L×s-1´8.0´10-6mol×L-1´1.6´10-6mol×L-1 = 2.7´10-5mol×L-1×s-1
(2) 所需O2的浓度为

2.

章后习题答案 [TOP]
1. （略）
2. （略）
3. （略）
4. （略）
5. (1)

(2) 以lnc（N2O5）对t作图得直线，故该反应为一级：

v = k×c（N2O5）= 0.18min-1´0.50mol×L-1
=0.090 mol×L-1 ×min-1
(3) v = k×c（N2O5）= 0.18min-1´1.00mol×L-1
=0.18 mol×L-1 ×min-1
6．(1)
(2)

7. (1) k = v = 0.014 mol×L-1 ×s-1
(2)
(3)
8. (1) v = k×c（O3）×c（NO）
=1.2´107 mol×L-1 ×s-1 ´（5.0´10-8 mol×L-1）2
= 3.0´10-8 mol×L-1 ×s-1
(2)
(3)

9.
10. (1)
(2)

11.

137时的反应速率与127时的反应速率的比值为：

故反应速率将为原来的2.2倍。
12. 利用公式，

同上，用327K和310K数据代入得 Ea2 = 84.6 kJ×mol-1，用327K和316K数据代入得 Ea3 = 84.2 kJ×mol-1

利用公式：

13. 若反应物消耗99.9%需时t1，消耗50%需时t2。由：

14.

15. 金催化时：

故25℃时金催化时反应速率为无催化剂时的7.0´1013倍
铂催化时：

故25℃时铂催化时反应速率为无催化剂时的7.8´1024倍。
16.

该酶催化反应在发烧至40℃的病人体内的反应速率是在37℃正常人体内的1.2倍，反应速率加快了0.2倍。
17. 第二步为速率决定步骤，故反应速率方程为：

由第一步反应得：

故速率方程为：

18. 14C蜕变的反应速率常数为：

该化石的年龄为：

Exercises
1.

2.

3.（a）2Cl2O7（g）¾®2Cl2（g）+7O2（g）

（b）
c = 3.3kPa
4.

5. (a)

As , ; for and T = 300K
A=9.26´1014 L×mol-1 ×s-1
(b)

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