物理化学及考试习题-试卷-答案第四次习题课(第九章化学动力学基础).ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,物理化学 第四次习题课 （化学动力学基础）一、简答题 二、计算题 三、综合题 2011-05-18,一、简答题,1、硝酸异丙烷在水溶液中被碱中和，其反应速率常数可表示为lgk=11.899-3163/T，该反应的表观活化能为多少？,答：上式可写成,：,与阿伦尼乌斯方程,进行对比有：,60.6kJmol,-1,2.某化合物的分解反应是一级反应，设反应的活化能,E,a,=14.4310,4,Jmol,-1,，已知557,K,时该反应的速率常数,k=3.310,-2,s,-1,，现要控制反应在10min内转化率达到90%，则,应控制该反应的温度为多少？,答：一级反应的动力学方程为,代入题给数据得：,k,2,=3.8410,-3,s,-1,根据阿伦尼乌斯方程的定积分式有,解出,T,2,409.2,K,3.,某反应物反应掉8/9时所需要的时间是反应掉,2/3时所需要时间的二倍，该反应级数是多少？,答：一级反应的动力学方程为,当x=8/9时，t,8/9,=2ln3/k,当x=2/3时，t,2/3,=ln3/k,t,8/9,=2t,2/3,故知该反应为一级反应。,4、放射性Pb,201,的半衰期为8小时，1克,放射性Pb,201,24小时后还剩下多少？,答：放射性Pb,201,的衰变是一级反应，其动,力学方程为：,而k=ln2/t,1/2,8.66410,-2,h,-1,代入题给数据得：1-x=e,-2.079,=0.1251,x=87.5%,5.,质量作用定律对于总反应式为什么不一定正确？,答：因质量作用定律只能用于基元反应，总反应不一定,是基元反应。,二、计算题,1、反应CH,3,CH,2,NO,2,+OH-H,2,O+CH,2,CHNO,2,是二级反应。,在273K时反应速率常数k为39.1dm,3,mol,-1,min,-1,。将,0.004molCH,3,CH,2,NO,2,与0.005molNaOH混合制成1dm,3,水溶液，让反,应消耗90硝基乙烷所需时间是多少？,解：根据二级反应的动力学方程,t=1/k(a-b)b(a-x)/a(b-x),将k=39.1，a=0.005，b=0.004，x=0.0040.9代入,可得t=26.3min,2.乙烯转化反应C,2,H,4,C,2,H,2,+H,2,为一级反应。在1073K,时，要使50的乙烯分解，需要10小时，已知该反应的活化能,E=250.6kJmol,-1,。要求在1.13610,-3,小时内同样有50乙烯转,化，反应温度应控制在多少？,解：,对一级反应，在不同温度下有相同的转化率,因 k=(1/t)(c,0,/c)(c,0,/c)=k,1,t,1,(c,0,/c),T1,=(c,0,/c),T2,k,1,t,1,=k2,t,2,(k,2,/k,1,)=(t,1,/t,2,)=E(T,2,-T,1,)/RT,2,T,1,(10/1.13610,-3,)=250.610,3,(T,2,-1073)/8.3141073T,2,解出T,2,=1527K,3、C,14,放射性蜕变的半衰期为5730年，今在一考古学样品中测得C,14,的含量只有72%，,请问该样品距今有多少年？,解：同位素的放射性蜕变是一级反应，其,动力学方程为,k=(ln2)/t,1/2,=0.6931/5730=1.20910,-4,年,-1,代入题给数据有,t=1/kln(c,0,/c)=(1/k)ln1/(1-x),=（1/1.20910,4,）ln1/(1-0.72)=2.7210,3,年,4.,某气相反应 2AP 的速率常数为1.026710,-7,Pa,-1,s,-1,，半衰期为97.4秒，（1）求初始压力；（2）反应至200秒时，反应物的分压；（3）200秒时的速率。,解,：(,1)由速率常数单位知其为二级反应,t,1/2,=1/kp,0,p,0,=1/(kt,1/2,)=1/(97.41.026710,-7,)=1.010,5,Pa,（2）根据二级反应的动力学方程,kt=（1/p）（1/p,0,）,即1.026710,-7,200=（1/p）-（1/1.010,5,）,p=3.27510,4,Pa,（3）r=kp,21.026710,-7,(3.27510,4,),2,=10.89Pas,-1,5.某二级反应2AP，设c,A,0,=0.005moldm,-3,，500和510时，经300秒后分别有27.6%和35.8%的反应物分解。计算（1）两个不同温度时的速率常数；（2）反应的活化能。,解,：（1）二级反应的动力学方程为,kt=(1/c-1/c,0,),代入题给数据后得：k,1,=0.2541dm,3,mol,-1,s,-1,k,2,=0.3718dm,3,mol,-1,s,-1,（2）根据阿伦尼乌斯方程有,ln(k,2,/k,1,)=E/R(1/T,1,-1/T,2,),代入题给值，得E=191.34kJmol,-1,三、综合题,1某药物分解30%即为失效，若放置在3箱中保存期为两年。某人购回此药，因故在室温25放置了两周，试通过计算说明此药物是否已失效。已知该药物分解百分数与浓度无关，且分解活化能为,Ea=13.00kJmol,-1,。,解：,根据公式,故放置两周即失效,2反应NO,2,NO+1/2O,2,，经实验确定其反应速率,方程为：-dNO,2,/dt=kNO,2,2,，其中速率常数k与热,力学温度T的关系为,lg(k/mol,-1,dm,3,s,-1,)=12.610,3,/T+20.26,(1)400时，求起始压力为2.510,4,Pa的NO,2,在,密闭定容反应器中反应至总压力达到3.010,4,Pa所需,的时间；,(2)求该反应的表观活化能Ea及指前因子A的值。,解：(1)由题给条件可求出673K时，反应的速率常数为,lnk=-12.6103/673+20.26=1.538 k=4.65mol,-1,dm-,3,s,-1,设参加反应的气体均为理想气体，由反应方程式可分析系统压力随反,应的变化：,NO,2,NO+0.5O,2,t=0 p,0,0 0,t p p,0,-p 1/2(p,0,-p),p(,总,)=3/2p,0,-1/2p=3.1010,4,Pa,P(NO,2,)=P=3P,0,-2P(,总,)=32.5010,4,23.1010,4,=1.3010,4,Pa,由二级反应速率公式得,t=1/k,p,(1/p-1/p,0,),其中,k,p,=k,c,/RT,t=RT/k,c,（1/p-1/p,0,）=,(2)阿累尼乌斯公式的积分式lnk=-E,a,/RT+B与题给速率常数与温度的,关系式相比较可知,E,a,=12.610,3,R=104.8kJmol,-1,B=ln(A/mol,-1,dm,3,s,-1,)=20.26,A=6.2910,8,mol,-1,dm,3,s,-1,