(完整word版)第4章化学动力学基础习题及全解答.doc

第四章 化学动力学基础

1. 某基元反应 A+2B

k

2P ，试分别用各种物质随时间的变化率表示反应的速率方程式。

dc(A)

1 dc( B) 1 dc(P )

解 :

r

dt

2 dt

2 dt

2. 对反应 A —→ P ，当反应物反应掉

3

所需时间是它反应掉 1

所需时间的 3 倍，该反应是

4 2

几级反应？请用计算式说明。

解：

设为 a 初始浓度， x 为 t 时刻的产物浓度

t

3 4

3 3

x

4

t

t

1 2

1

2

对于零级反应

k 0

2

ln

1

3

t 3 4 1

4 2

t

1 2

1 a

ln 1

1

t

ln

x

1

对于一级反应

k 1

a

2

1 1 1

t

对于二级反应

k 2 a x a

或者：先假设此反应为二级反应，则有：

1

1

3

t 3 4

1

4

3

t 1 2

1

1

1

1

2

1 1 1

1 t 1 3 C 1

kt 1/ 4C 0

kt

kC 0 C 0 C 0

1

1

1 1

t 2 1 C 2 kt 1/ 2C 0

kt

kC 0

C 0 C 0

t 1 3t 2

答：该反应是二级反应。

3. 试证明一级反应的转化率分别达

50%、75%和 87.5%，所需时间分别是 t 1 / 2 、2 t 1 / 2 、3 t 1/ 2 。

证：设为 y 转化率

t

1

ln

1

ln 2

t 1 2

对于一级反应

k 2

1 y

k 1

t

1

ln

1 ln

2 t

当 y=50%时

k 2

1 50%

k 1 1 2

t

1

ln

1 1 2ln 2

2t 1 2

当 y=75%时

k 2

75%

k 1

t

1 1 3ln 2

k 2

ln

3t 1 2

当 y=87.5%时

1 87.5%

k 1

证毕。

4. 若某一反应进行完全所需时间是有限的，且等于 c o /k （ c o 为反应物起始浓度） ，该反应

为几级反应？

答：观察零级、 一级、二级和三级反应的速率公式的定积分公式，

反应进行完全时， x=a ，

a

t

c 0

t

k ，所以该反应是零级反应。

只有零级反应符合

k

即

5.

某总反应速率常数 k 与各基元反应速率常数的关系为 2

1

/2k 4

） 1/2

，

k = k （ k 则该反应的表观活化能和指前因子与各基元反应活化能和指前因子的关系如何？

E a

ln k ln A

E a

答：

k

Ae RT

RT

1

2

k

k 2

k 1

ln k ln k 2 1 ln 2 ln k 4 )

2k 4

(ln k 1

2

E a ln A 2

E a 2 1

ln A 1

E a 1

ln 2

ln A 4

E a 4

ln A

RT 2 RT

RT

RT

ln A 2 E a 2 1 1 E a 1 1 ln 2 1 ln A 4 E a 4

RT ln A 1

2 2

2

2 RT 2RT

(ln A 2 1

1 1

E a 2 1 E a 1 E a 4 )

ln A 1 ln 2

ln A 4 ) ( RT

2 RT 2RT

2 2

2

[ln A 2 1

ln 2 ln A 4 )]

1

( E a

1 1

(ln A 1 RT 2

E a 1 E a 4 ) 2

2 2

1

ln A ln A

1

(ln A ln 2 ln A ) ln A

A 1

2

2

2 1 4

2

2 A

4

1

A A 2

A 1

2

1

1

E a

E a 2

E a 1 E a 4

2 A 4

即

2 2

（ 1）

（ 2）

6. 反应 CH 3CHO = CH 4 + CO 其 E a 值为 190 kJ mol -1 ，设加入 I 2（ g ）（催化剂）以后，活化

a 降为 136 kJ mol -1

，设加入催化剂前后指数前因子

A 值保持不变，则在 773K 时， 能 E 加入 I 2（ g ）后反应速率常数 k 是原来 k 值的多少倍？（即求 k /k 值）。

k A exp

E a

E a

k A exp

解：

RT

RT