动力学3-动力学练习1与答案

《动力学3-动力学练习1与答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《动力学3-动力学练习1与答案（12页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、动力学练习1与答案-05级(化学、高分子)一、选择题1.k._kc反应A1*B(I)；AD(II),已知反应I的活化能E1大于反应II的活化能E2，以下措施中哪一种不能改变获得B和D的比例？()(A)提高反应温度(B)延长反应时间(C)加入适当催化剂(D)降低反应温度2如果某反应的AH=lOOkJimol-i,那么活化能E将：()rma(A)E工100kJmol-1(B)E三100kJmol-1aa(C)EW100kJmol-1(D)都可以a3.2A1*产物上述反应对A为二级，下列何者对时间作图可得一直线，且直线斜率等于速率常数k？()(A) 2AA21/A1/A24.某反应进行时，反应物浓度

2、与时间成线性关系，则此反应的半衰期与反应物初始浓度：()(A) 成正比成反比平方成反比5.()无关F表列出反应A+BfC的初始浓度和初速:I初始浓度,/moldm-3初速CA,0iiCb0iB,0/moldm-3s-11.0ii1.0ii0.152.0ii1.0ii0.303.0ii1.0ii0.451.0ji2.0ij0.151.0113.0110.15此反应的速率方程为：(A)r=kcB(B)r=kcAcB(C)r=kcA(cB)(D)r=kcA6.400K时，某气相反应的速率常数k=10-3(kPa)-1s-1,如速率常数用kC表pC()示，则kC应为：(A) 3.326(moldm-3

3、)-is-13.0X10-4(moldm-3)-is-i3326(moldm-3)-is-i3.0Xi0-7(moldm-3)-is-i艮一ko7.均相反应A+BC+D,A+BE+F在反应过程中具有AC仏E=k/k2的关系，AC,AE为反应前后的浓差，k1，k2是反应(1),(2)的速率常数。下述哪个是其充要条件？()(A) (i)，(2)都符合质量作用定律反应前C，E浓度为零(i)，(2)的反应物同是A，B(i)，(2)反应总级数相等8.某反应物起始浓度相等的二级反应，k=0.1dm3mol-is-i,cQ=0.1moldm-3，当反应率降低9倍所需时间为：()(A)200s(B)i00s(

4、C)30s(D)3.3s9.若反应A+B己二C+D正逆向均为二级反应，则平衡常数K与正逆向速率常k_数k+,k-+-间的关系为：()(A)Kk+/k-+-(B)K2C，A和B的初始压力分别为pA和pB，反应开始时并无C,若p为体系的总压力，当时间为t时，A的分压为：()(A) pA-pB(B) p-2pA(C) p-pB2(p-pA)-pB匕kc12.连串反应A宀BC始时只有A,且浓度为1mol()(A)0.3min(C) 6.93min其中k1=0.1min-1,k2=0.2min-1,假定反应开dm-3，则B浓度达最大的时间为：(B) 5.0min(D)g数增加的百分数约是：()(A)4.

5、5%(B)90%(C)11%(D)50%13.一个反应的活化能是33kJmol-1,当T=300K时，温度每增加1K,反应速率常14.如果某反应的=100kJmol-1,那么活化能E将:rma()(B) (A)EaH100kJmol-1(C)EW100kJmol-1a(B)Ea三100kJmol-1都可以15.平行反应A1B(1);AD(2),其反应(1)和(2)的指前因子相同而活化能不同，E1为120kJmol-1,E2为80kJmol-1,则当在1000K进行时,两个反应速率常数的比是:()(A)k1/k2=8.138X10-3(B)k/k2=1.228X102k1/k2=1.55X10-

6、5(D)k1/k2=6.47X104二、计算题16.有双分子反应CO(g)+NO2(g)-CO2(g)+NO(g),已知在540-727K之间，发生定容反应,其速率常数k的表示为:kC/(mol-1dm3s-1)=1.2X101oXexp(-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：(甲)该反应在600K时的kp值(乙)反应进行10h以后,NO的分压为若干？17.在671-768K之间，C2H5Cl气相分解反应(C2H5Cl-C2H4+HCl)为一级反应，速率常数k(s-1)和温度(T)的关系式为：lg(k/s-1)=-132

7、90/(T/K)+14.6求E和Aa在700K时，将C2H5Cl通入一反应器中(C2H5Cl的起始压力为26664.5Pa)，反应开始后，反应器中压力增大，问需多少时间，反应器中压力变为46662.8Pa？18. 298K时，N2O5的不可逆分解反应在一般压力下为一级反应，其速率常数为0.0010min-i,同温度下N2O4的可逆解离反应很快达到平衡，平衡常数为Kp=4500Pa。若将N2O5在压力为20000Pa，298K下密闭于真空容器中，试求200min后，比。5,O2,N2O4NO2各自分压是多少？在298.2K时，下列反应可进行到底N2O5+NO-3NO2。在N2O5的初始压力为13

8、3.32Pa,NO为13332Pa时，用lgp(N2O5)对时间t作图，得一直线，相应的半衰期为2.0h,当N2O5和NO的初压各为6666Pa时，得到如下实验数据：p(总)/Pa13332153321666519998t/h012(甲)若反应的速率常数方程可表示为r=kpx(N2O5)py(NO),从上面给出的数据求x,y,k的值。(乙)如果N2O5和NO的初始压力分别为13332和133.32Pa,求半衰期t的值。19. 2512在363K时，环己烷中研究热分解反应。用分光光度计测得吸光度(A)与时间之关系为：t/min0.003.0012.0015.00A1.9241.6490.9640

9、.813用气相色谱法得到不同时刻之峰面积(S)为：t/min0.003.0010.0015.00S2.5202.0981.3451.014求反应级数及k值，比较二种方法的结果。(1) 有一个涉及一种反应物种(A)的二级反应，此反应速率常数可用下式表示k=4.0X1010T1/2exp-145200/RTdm3mol-1s-1在600K时，当反应物A初始浓度为0.1moldm-3时，此反应之半寿期为多少?(2) 试问300K时，此反应之阿氏活化能Ea为多少？如果上述反应是通过下列历程进行k、_k#.k?.A、k1BB+ACCPk1其中B和C是活性中间物，P为终产物。试得出反应速率方程在什么条件下

10、这个反应能给出二级速率方程。22.d-樟脑-3-羧酸(A)可分解为樟脑(B)和CO2,当用无水乙醇作溶剂时，可和溶剂反应，生成樟脑羧酸乙酯(C)和H2O,生成的CO2(g)用碱液吸收并计算其质量，A的浓度用碱滴定求算。在321.2K时，实验数据列于下表。如忽略逆反应,求这两个反应的速率常数(反应体积为0.2dm3)。t/min0102030405060A/moldm-30.1000.08130.06630.05340.04370.02940.0200m(CO2)/g00.08410.15450.20950.24820.30450.355623.某天然矿含放射性元素铀(U),其蜕变反应为：k(U

11、)-k(RaU-Ra一-Pb设已达稳态放射蜕变平衡，测得镭与铀的浓度比保持为Ra/U=3.47X10-7,稳定产物铅与铀的浓度比为Pb/U=0.1792,已知镭的半衰期为1580a（即年）。（甲）求铀的半衰期（乙）估计此矿的地质年龄（计算时可作适当近似）。化合物A反应，可以得到两个不同的产物B和D,A一-BA一-D（A）一级反应速率常数分别是0.15min-1和0.06min-1，试求A的半衰期是多少?（B）如果A的初始浓度是0.1moldm-3,试求在何时B的浓度等于0.05moldm-3?B的最大浓度是多少？求气相反应2AB中，反应物A消失的一级速率常数。假若压力不变，原始气体中含80%A

12、,3min后，反应混合物的体积减少20%。应用下述浓差电池测定叔丁基氯在298K时的水解速率常数（假定为一级反应）（ch3）3cci+h2ot（ch3）3coh+H+C1-Ag丨AgCl丨A|B丨AgCl丨Ag反应开始前，在A,B两槽中加入95%H2O,5%丙酮，两槽都含有0.144moldm-3NaClO4,A槽中叔丁基氯为0.001mol*dm-3,反应开始后在B槽中每隔几秒加入少量0.0499mol*dm-3HCl,记录放置在二极间的电流计显示为零值的时间，得到如下数据：t/s30446283111g加入B中HCl体积/dm30.901.101.301.401.501.51求反应速率常数

13、k。24. 多数烃类气相热分解反应的表观速率方程对反应物级数一般为0.5,1.0和1.5等整数和半整数。这可以用自由基链反应机理来解释。设A为反应物，R1,R2,R6为产物分子，X,X2为活性自由基。k.一链引发AR1+X1慢(1)链持续A+X1kiR2+X2(2)X22R3+X1(3)链终止k42X14R4(4)X1+X2k5亠R5(5)k“2X2fR6(6)试分别假设链终止步骤为（4）,（5）,（6）三种情况下，按上述机理推求A的分解速率方程。三、问答题25. 气体氨在钨丝或铂丝上的热分解反应，在动力学上表现为零级反应，试简述零级反应的特征。26. 醋酸甲酯的水解反应为：CH3COOCH3

14、(l)+H2O(l)=CH3COOH(l)+CH3OH(l)当醋酸甲酯的浓度为A0时以起始浓度为B0的醋酸为催化剂，请导出反应速率方程式的定积分形式若以起始浓度为C0的茁含氧异丁酸为催化剂，试写出该反应速率方程式的微分形式。(假定反应过程中水的浓度保持不变)对峙反应k,E,k,E设x为A已转化的浓度，设Tm(x)为一定x时使反应速率为最大的温度，Te(x)为相同x时使体系恰好处于平衡时的温度,试证：11T(x)meR-AHEln(E)rm式中ArHm为反应焓变。汞蒸气存在下的乙烯加氢反应Hg.。2也+比C2H6按下反应历程进行：_叫_Hg+H2Hg+2Hk2H+C2H4C2H5kcC2H5+H

15、2fC2H6+H_k”H+H+HgH2+Hg求C2H6之生成速率表示式、表观活化能Ea与各元反应活化能的关系。27. 反应V3+Fe3+tV4+Fe2+属于电子转移反应，实际上是配合物间的反应。在Cu2+存在下，实验求得速率方程为r=kV3+Cu2+，请拟定反应历程，对所确定的速控步说明理由。33.A和B按化学计量反应生成P,即A+B一-P。若混合0.01moldm-3A和10moldm-3B,发现A浓度的对数对时间作图是一直线。(A) 问A的反应级数(B) 写出与动力学和化学计量相一致的机理(C) 按所写的机理,B的反应级数是多少？(D) A消耗的半衰期是100s,若B的浓度从10moldm

16、-3变到20moldm-3,半衰期会是多少？(E) 由(D)所给的半衰期，计算A与B反应的速率常数并标明单位。34.合成氨的反应机理:N2+2(Fe)k2N(Fe)(1)决速步3N(Fe)+2H2=NH3+(Fe)2k3(2)为对持反应试证明：dN_kN丁=(1+K)2H22式中K=k3/k2，k为常数。答案1B2B3.答(C)4.答(A)5.答(D)6.答(A)kC=kp(RT)7.答(A)8.答(A)9.答(D)10.答(B)11.答(C)12.答(C)13.答(A)14.答(B)15.答(A)答（5分）（5分）（6分）（4分）二、计算题16.答（甲）kp=kC（RT）i-n=kC/（RT

17、）=7.748X10-9（Pas）-i（乙）i/（papB）xinpb（pap）/pa（pb-p）=kptln933（667-p）/667（933-p）=-0.0742p=141.5Pa17.（1）lgk=lgA-EJ2.303RTA=3.98X1014s-iE=254.5kJmol-iap总=p+p（HCl）卩七心电）=2p-p总t=1/kXln（p0/pt）=33700s18.答N2O5N2O4+p0-xx-y12O212x2NO22ypkt=ln0p-x0x=3620Pa，pN2O5=16380Pa5分）pO2=1810Pa一（2y）2Kp=3620Pa-y=4500Pay=3060Pa

18、，p=16380Pa，p=1810Pa，p=2090Pa，p=3060Pa（5分）N2O5O2N2O4NO219.答（甲）NO过量r=kpx（N2O5）py（NO）=k”px（N2O5）x=1（2分）当两者初压相同时r=kpx+y（N2O5）代入ln（pp0）/（pp）=kt得k为一常数k=0.35h-1（2分）所以x+y=1则y=0（乙）当N2O5过量,t1/2是指NO的r=k1p（N2O5）=4666Pah-1133.32Pa/2/t1/2=4666Pah-1t1/2=0.0143h（2分）（4分）20.答粗估t与初始浓度无关，尝试一级反应规律12分光光度法k9.60X10-4S-19.5

19、7X10-4S-1气相色谱法k10.46X10-4S-110.12X10-4S-1所以是一级反应，二者k值略有差异。21.答k=0.224dm3mol-1s-1（2）Ea=RT2Xdlnk/dT=147.7kJmol-1（3）应用稳态近似得r=k3C=k1k2A2/（k-1+k2A）当k-1k2A时，r=k1k2/k-1XA2为二级反应（4分）（4分）（2分）（3分）（3分）（4分）22.答A丄B十CO2a-x-yxxC2H5OH（溶剂）k2AfC十h2oA-x-y大量yy（1）（2）对A可看作是平行反应，反应式(2)作准一级反应处理-dA/dt=（k1+k2）Aln（A0/A）=（k1+k2

20、）t及k/k2=x/y以10min的数据代入（k+k2）=2.07X10-2min-1x=CO2=0.0841g/44.01gmol-1X1/0.2dm3=9.55X10-3moldm-3y=A0-A-x=9.15X10-3moldm-3解得k1=1.06X10-2min-1，k2=1.01X10-2min-1（5分）同理，用其它各组实验数据代入求出k1和k2分别为:k1=1.04X10-2min-1k2=1.01X10-2min-123.答（甲）放射蜕变为一级反应，达稳态放射平衡，对中间物Ra而言：dRa/dt=kUU-kRaRa=0得kU/kRa=Ra/U=3.47X10-7URa因为是一

21、级反应kRa=ln2/t1/2（Ra）=4.386X10-4a-1kU=kRaRa/U=1.522X10-10a-1t1/2（U）=ln2/kU=4.55X109a（乙）达稳态平衡时,U的消耗量等于Pb的生成量，忽略其它中间物的量,则铀的初始浓度U0=UPb，则：ln（U0/U）=ln（U+Pb）/U=kUt（3分）（2分）（5分）24.答（A）t1/2=3.3min（B）在t=5.73min以后，B=0.05moldm-3B=0.07moldm-3max25.答对于变容一级反应不难推得：sA=(0.6-1.0)/1.0=-0.4kt=-ln（1-y）=-ln（1-AVrvA0（8+1-V/V

22、）=-ln-A0I8丿A代入数值后得：kt=-ln（-0.4+1-0.8）/（-0.4）1k=-（In）/3=0.231min-1（4分）（3分）（3分）（2分）（4分）（4分）26.5分）答水解量与生成HC1量相等，B中加入HC1与A中生成的HC1平衡而得知分解1a量。代入k=-ln式中取平均，k=0.0258s-1。V ta-x（t）a-xV （分解叔丁基氯百分数为HClX100%=1-（8）aHCl27.dA答-_d厂=k0A+k1AX1，终止反应为（4）dX1/dt=0，dX2/dt=0，X1=（k0k2k丿42-AIdA百=k0A+k（k01k2k丿4、t2-AI5分）终止反应为(5

23、)dX1/dt=0，dX2/dt=0，kXF5AX!1kX12-kk21X1-2kt=0115dA-dt=（k0+k1k，）A终止反应为（6）所以X便是与k有关的常数，令XJ=k，5分）嚳=2kA+k2_-A5分）、问答题28.29.30.31.32.答答答t=Co/2k，1 02反应时间有限t=c0/kk的单位为：浓度时间-1c0-c=kt2分）2分）1分）(1)dx/dt=k(A0-x)(B0+x)钿八，1inA(B+x)积分kt=InABB(A-x)0000(2)dx/dt=k1(A0-x)x+k2(A0-x)C0r=kA-kB=k(A0-x)-k(B0+x)dkdkTm（x）是（阳叫=

24、0之温度即不（A。-x）=不（叫+x）dlnk/dT=dk/(kdT)=E/(RT2),即得(B0+x)/(A0-x)=KC(7)=kE/(kE)lnKC=-AH/(RT)+cCrmelnKC=ln(k/kz)+ln(E/Ez)=lnKC(Tm)+ln(E/Ez)-AH/RT(x)+c+ln(E/E)=AH/RT(x)+crmmrme1/T(x)1/T(x)=R/AHln(E/E)=R/AHln(E/E)mermrm答由稳态近似可得H=(k/k2)l/2H2l/2,C2H5=(k2/k3)(k1/k4)1/2C2H4/H21/2dC2H6/dt=k3H2C2H5=k2(k1/k4)1/2C2H

25、4H21/21k(表)=k2(k/k4)i/2Ea=E2+2(E-E4)答反应历程：V3+CU2+一上1V4+Cu+，Cu+Fe3+(6分)(4分)(4分)(3分)(3分)Cu2+Fe2+4分）验证：由反应历程可得总反应方程V3+Fe3+tV4+Fe2+对Cu+应用稳态近似，Cu+=kV3+Cu2+/（k2Fe3+r=-dV3+/dt=dFe2+/dt=k2Cu+Fe3+=k1V3+Cu2+由上述速率方程，似乎难于确定哪一步是决速步，但由于对Cu+应用了稳态近似，其条件是消耗Cu+之反应较生成Cu+之反应要容易，即kPB的反应级数为一级(D)lnA0A=kt=kBt(3分)10X100=20Xti/2ti/2=50s0.693(E)K=10x100=6.93X10-4mol-im3s-i(2分)(6分)(4分)34.答-dN2/dt=k1N2(Fe)2=KN(Fe)+N(Fe)2l+KNH4_212=kN1+KNH3-212H32因为催化剂单位表面活性中心为常数(Fe)+N(Fe)=常数