化学反应动力学第六、七、九章习题和答案

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第六章-化学反应动力学习题解答

第六章-化学反应动力学习题解答

第六章 化学反应动力学思考题解答一、是非题(判断下列说法是否正确,并说明理由)1. 错2. 对3. 错4. 错5. 错6. 错7. 对8. 对9.错 10. 对 二、选择题1. B2. A.3. B.4. D. 5 .C 6.D. 7. A. 8. B 9. B. 10. C.习题解答1.请根据质量作用定律,写出下列各基元反应或复合反应中Ad d c t与各物质浓度的关系。

(1)2A + B 2P k−−→ (2)A + 2B P + 2S k−−→ (3)22A + M A M k−−→+ (4)2A B (5)2A 2B+D B+A 2D(6)解:(1)2A A B d 2d c kc c t -= (2)2A A Bd d c kc c t -=(3)2A A M d 2d c kc c t -= (4)2A 2B 1A d 2+2d c k c k c t -=- (5)222A 1B D 1A 2A B 2D d 2+2+d c k c c k c k c c k c t ---=--(6)A 1A 2A 3C d d ck c k c k c t-=+-2.某人工放射性元素放出α粒子,半衰期为15min 。

试问多长时间后该试样能分解掉80%。

解:由题意得该反应为一级反应,符合一级反应的条件,则112ln 2t k =得 1k = ln 215=0.0462mol -1 由积分定义式 1ln ak t a x=- 令0.8xy a==得 11ln 1k t y =- 则 t=34.84mink 1 k-1 k 1 k-1 k k3.反应25222N O (g)4NO (g)O (g)−−→+,在318K 下测得N 2O 5的浓度如下: t /min 0 20 40 60 80 100 120 140 160 c /mol·m -317.69.735.462.951.670.940.500.280.16求该反应的级数和速率常数及半衰期。

化学反应工程1_7章部分答案

化学反应工程1_7章部分答案

第一章绪论习题1.1 解题思路:(1)可直接由式(1.7)求得其反应的选择性(2)设进入反应器的原料量为100 ,并利用进入原料气比例,求出反应器的进料组成(甲醇、空气、水),如下表:组分摩尔分率摩尔数根据式(1.3)和式(1.5)可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数、和。

并根据反应的化学计量式求出水、氧及氮的摩尔数,即可计算出反应器出口气体的组成。

习题答案:(1) 反应选择性(2) 反应器出口气体组成:第二章反应动力学基础习题2.1 解题思路:利用反应时间与组分的浓度变化数据,先作出的关系曲线,用镜面法求得反应时间下的切线,即为水解速率,切线的斜率α。

再由求得水解速率。

习题答案:水解速率习题2.3 解题思路利用式(2.10)及式(2.27)可求得问题的解。

注意题中所给比表面的单位应换算成。

利用下列各式即可求得反应速率常数值。

习题答案:(1)反应体积为基准(2)反应相界面积为基准(3)分压表示物系组成(4)摩尔浓度表示物系组成习题2.9 解题思路:是个平行反应,反应物A的消耗速率为两反应速率之和,即利用式(2.6)积分就可求出反应时间。

习题答案:反应时间习题2.11 解题思路:(1)恒容过程,将反应式简化为:用下式描述其反应速率方程:设为理想气体,首先求出反应物A的初始浓度,然后再计算反应物A的消耗速率亚硝酸乙酯的分解速率即是反应物A的消耗速率,利用化学计量式即可求得乙醇的生成速率。

(2)恒压过程,由于反应前后摩尔数有变化,是个变容过程,由式(2.49)可求得总摩尔数的变化。

这里反应物是纯A,故有:由式(2.52)可求得反应物A的瞬时浓度,进一步可求得反应物的消耗速率由化学计量关系求出乙醇的生成速率。

习题答案:(1)亚硝酸乙酯的分解速率乙醇的生成速率(2)乙醇的生成速率第三章釜式反应器习题3.1 解题思路:(1)首先要确定1级反应的速率方程式,然后利用式(3.8)即可求得反应时间。

(2)理解间歇反应器的反应时间取决于反应状态,即反应物初始浓度、反应温度和转化率,与反应器的体积大小无关习题答案:(1)反应时间t=169.6min.(2)因间歇反应器的反应时间与反应器的体积无关,故反应时间仍为169.6min.习题3.5 解题思路:(1)因为B过量,与速率常数k 合并成,故速率式变为对于恒容过程,反应物A和产物C的速率式可用式(2.6)的形式表示。

化学动力学习题及答案

化学动力学习题及答案

化学动⼒学习题及答案第⼀部分:1.对元反应A+2B→C,若将其反应速率⽅程写为下列形式,则k A 、k B 、k C 间的关系应为:( )A k A = kB = kC B k A =2 k B = k C C k A =1/2 k B = k C [解]C ,反应速率之⽐r A :r B :r C =1:2:1,k A :k B :k C=1:2:12.某反应,⽆论反应物初始浓度为多少, 在相同时间和温度时, 反应物消耗的浓度为定值,此反应是A 负级数反应B ⼀级反应C 零级反应D ⼆级反应 [解]C ,⼀级反应积分速率⽅程C A ,0-C A =kt ,反应物浓度的消耗C A ,0-C A 就是与k 和t 有关,k 和温度有关,当温度和时间相同时,反应物浓度的消耗是定值。

3.关于反应级数的各种说法中正确的是 A 只有基元反应的级数是正整数 B 反应级数不会⼩于零C 反应总级数⼀定⼤于对任⼀反应物级数D 反应级数都可通过实验来确定 [解]D ,4.某反应,A→Y,其速率系数k A =6.93min -1,则该反应物A 的浓度从1.0mol ×dm -3变到0.5 mol ×dm -3所需时间是( )A 0.2minB 0.1minC 1min[解]B ,从速率系数的单位判断是⼀级反应,代⼊积分速率⽅程,0lnA AC kt C =,1ln6.930.5t =,t=0.1min 。

5.某反应,A→Y,如果反应物A 的浓度减少⼀半,它的半衰期也缩短⼀半,则该反应的级数为( )A 零级B ⼀级C ⼆级[解]A ,半衰期与浓度成正⽐,所以是零级反应。

6.某化学反应的速率常数为2.0mol ·l -1·s -1,该化学反应的级数为 A.1 B.2 C.0 D.-1 [解]C ,从速率常数的单位判断是零级反应。

7.放射性Pb 201的半衰期为8⼩时,1克放射性Pb 201经24⼩时衰变后还剩 A.1/3g B.1/4g C.1/8g D.0gA B B d d c c k t c =-B A C C d d c c k t c =B A A A d d c c k t c =-[解]C ,放射性元素的衰变是⼀级反应,通过半衰期公式12ln 2t k =,ln 28k =,再代⼊⼀级反应积分速率⽅程,,0lnA AC ktC =,起始浓度为1g ,1ln 2n*248A C =,18A C g =。

反应动力学习题及答案

反应动力学习题及答案

反应动力学习题及答案反应动力学习题一、判断题:1、催化剂只能改变反应的活化能,不能改变反应的热效应。

.........................()2、质量作用定律适用于任何化学反应...............................................()3、反应速率常数取决于反应温度,与反应物、生成物的浓度无关。

................()二、选择题:1.若反应:A + B → C 对 A 和 B 来说都是一级的,下列叙述中正确的是....()。

(A) 此反应为一级反应;(B) 两种反应物中,当其中任一种的浓度增大 2 倍,都将使反应速率增大 2 倍;(C) 两种反应物的浓度同时减半,则反应速率也将减半;(D) 该反应速率系数的单位为 s -1。

2. 反应A + B → 3D 的 E a ( 正) = m kJ·mol -1,E a ( 逆 ) = n kJ·mol -1,则反应的△r H m = ............ ()。

(A) (m -n ) kJ·mol -1; (B) (n -m ) kJ·mol -1; (C) (m -3n ) kJ·mol -1; (D) (3n -m ) kJ·mol -1。

3. 下列关于催化剂的叙述中,错误的是................................................()。

(A) 在几个反应中,某催化剂可选择地加快其中某一反应的反应速率;(B) 催化剂使正、逆反应速率增大的倍数相同;(C) 催化剂不能改变反应的始态和终态;(D) 催化剂可改变某一反应的正向与逆向的反应速率之比。

4. 当速率常数的单位为mol -1·dm 3·s -1时,反应级数为.............................................()(A )一级; (B )二级; (C )零级; (D )三级5. 对于反应2A + 2B → C ,下列所示的速率表达式正确的是.............................()(A )⊿[A]⊿t =23 ⊿[B]⊿t(B) ⊿[C]⊿t =13 ⊿[A]⊿t (C) ⊿[C]⊿t =12 ⊿[B]⊿t (D) ⊿[B]⊿t =⊿[A]⊿t6. 反应2A + B → D 的有关实验数据在表中给出,此反应的速率常数k/mol -2·dm 6·min -1约为 .......................................................................................................................... .....()初始浓度最初速率[A]/mol· dm -3 [B]/mol·dm -3 v/mol·dm -3·min -10.05 0.05 4.2×10-20.10 0.05 8.4×10-20.10 0.10 3.4×10-1(A) 3.4×102 (B) 6.7×102 (C) 3.4×103 (D) 6.7×1037. 催化剂是通过改变反应进行的历程来加速反应速率。

化学反应动力学习题解答

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第一章 化学反应动力学习题解答1、本章POPO 最后的习题第5题:某气相反应在400K 时的速率为h MPa p dtdp A A /371.02=-。

试问:(1)反应速率常的单位是什么?(2)若速率式写成h m km ol kc Vdtdn r A A A ./32=-=-,则此反应速率常数是多少? 解:(1)单位: [][]()()122//-===MPa MPa hMPa k h MPa kp A(2)设气相符合理想气体规律,则:h m k m o l c V d tdn h m m ol c Vdtdn h m m ol c RT Vdtdn h Pa V RT n Vdt dn RT dt V RT n d dt dp r VRTn p A A A A A A A A A A A A A ./10234.1./10400314.8371.0./10371.0/10371.032632632662⨯⨯=-⇒⨯⨯⨯⨯=-⇒⋅⋅=-⇒⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=-= 故速率常数131610234.1--⨯=h m kmol k2、在间歇反应器中进行等温二级反应A B ,反应速率为s L mol c r A A ./01.02=-,当C A0分别为1,5,10mol/L 时,求反应至C A =0.01mol/L 所需反应时间。

解:由题可知:速率常数1101.0--=Ls mol k不同初始浓度反应达到同一终了浓度所需反应时间:⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=0111A A c c k t 分别将不同的初始浓度及终了浓度代入上式求解得:999010101.0101.0111199805101.0101.0111199001101.0101.01111030201=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-==⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-==⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=A A A A A A c c k t c c k t c c k t 3、A certain reaction has a rate given by:132min ..005.0--=-cm mol c r A Aif the concentration is to be expressed in mol/Liter and time in hours, what would be the value and unit of the rate constant.解:()11132132132300.300601.1.0.005.0min ..005.0--------⋅=∴=⎪⎭⎫ ⎝⎛==-h L mol k h dm mol c h dm mol c cm mol c r A A A A4、陈甘棠教材P38第4题解:恒T 、V 下有: RTn V p kn dt dn V n k dt dn V r A A A A A A A ==-⇒=-=-1A A kp dt dp =-⇒ 由化学反应计量式可知:A 3pp A 3(p A0-p A ) 则总压:230p p p A A -=,将此式代入上式得: ()23p p k dt dp Ao -=5、陈甘棠教材P38第5题解:(a )乙烯分压:8.424.242104104424242104104=⨯=⨯-=∴=-H C H C H C H C H C H C H C H C r r r r νννν(b )氢的摩尔数:()4.6348.48.44.2224.24.210442104104104=⨯=⨯=⨯⨯=-==⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=-p n RT V r r RTV dt dp RT V dt dn dtdp T H C H C H C H C H C (C )丁烷的分压:8.04.24.2104104104104==-∴=-=-=-p dt dy dt dy p dt dpy dt dp H C H C H C H C6、陈甘棠教材P38第7题解:t=0时各物料的初始浓度:C A0=90.8/(60×0.3785)=4.0 kmol/m 3C B0=181.6/(46×0.3785)=10.43 kmol/m 3C R0=0 kmol/m 3C S0=[0.3785×1043-(90.8+181.6)]/(18×0.3785)=18.0kmol/m 3设t=t 时,A 的转化率为xA ,则各物料的浓度分别为:C A =C A0(1-x A )= 4-4x AC B =C B0 - C A0x A )=10.43 - 4x AC R =C R0 + C A0x A = 4x AC S =C S0 + C A0x A =18 + 4x A代入速率方程式得:t=120min 时,x A =0.363,即有36.3%的乙酸转化为乙酸乙酯。

物理化学 练习题及答案

物理化学 练习题及答案

填空选择题化学动力学练习题一、判断题:1.在同一反应中各物质的变化速率相同。

2.若化学反应由一系列基元反应组成,则该反应的速率是各基元反应速率的代数和。

3.单分子反应一定是基元反应。

4.双分子反应一定是基元反应。

5.零级反应的反应速率不随反应物浓度变化而变化。

6.若一个化学反应是一级反应,则该反应的速率与反应物浓度的一次方成正比。

7.一个化学反应进行完全所需的时间是半衰期的2倍。

8.一个化学反应的级数越大,其反应速率也越大。

9.若反应A + B••Y + Z的速率方程为:r=kc A c B,则该反应是二级反应,且肯定不是双分子反应。

10.对于一般服从阿累尼乌斯方程的化学反应,温度越高,反应速率越快,因此升高温度有利于生成更多的产物。

11.若反应(1)的活化能为E1,反应(2)的活化能为E2,且E1 > E2,则在同一温度下k1一定小于k2。

12.若某化学反应的Δr U m < 0,则该化学反应的活化能小于零。

13.对平衡反应A••Y,在一定温度下反应达平衡时,正逆反应速率常数相等。

14.平行反应,k1/k2的比值不随温度的变化而变化。

15.复杂反应的速率取决于其中最慢的一步。

16.反应物分子的能量高于产物分子的能量,则此反应就不需要活化能。

17.温度升高。

正、逆反应速度都会增大,因此平衡常数也不随温度而改变。

二、单选题:1.反应3O2••2O3,其速率方程-d[O2]/dt = k[O3]2[O2] 或d[O3]/dt = k'[O3]2[O2],那么k与k'的关系是:(A) 2k = 3k' ;(B) k = k' ;(C) 3k = 2k' ;(D) ½k = •k' 。

2.有如下简单反应aA + bB••dD,已知a < b < d,则速率常数k A、k B、k D的关系为:(选项不全,自己写出答案)(A) ;(B) k A < k B < k D;(C) k A > kB > kD ;(D) 。

物理化学下册习题答案(全部)

物理化学下册习题答案(全部)

第七章化学反应动力学1.以氨的分解反应2NH3==== N2+3H2为例,导出反应进度的增加速率与,,之间的关系,并说明何者用于反应速率时与选择哪种物质为准无关。

解:∴,,2.甲醇的合成反应如下:CO+2H2 ===== CH3OH已知,求,各为多少?(答案:2.44,4.88mol·dm-3·h-1)解:,3.理想气体反应2N2O5→ 4NO2+O2,在298.15 K的速率常数k是1.73×10-5s-1,速率方程为 。

(1)计算在298.15K、、12.0 dm3的容器中,此反应的和即各为多少? (2)计算在(1)的反应条件下,1s内被分解的N2O5分子数目。

(答案:(1)7.1×10-8,-1.14×10-7md·dm-3·s-1 (2)1.01×1018)解:(1)mol·dm-3mol·dm-3·s-1∴mol·dm-3·s-1(2)1.4³10-7³12.0³6.022³1023=1.01³1018个分子4.已知每克陨石中含238U 6.3×10-8g,He为20.77×10st1:chmetcnv UnitName="cm" SourceValue="6" HasSpace="False" Negative="True" NumberType="1"TCSC="0">-6cm3(标准状态下),238U的衰变为一级反应: 238U → 206Pb+84He 由实验测得238U的半衰期为=4.51×109 y,试求该陨石的年龄。

(答案:2.36×109年)解:每克陨石中含He:mol最开始每克陨石中含238U的量:mol现在每克陨石中含238U的量:mol衰变速率常数:∴5.303.01 K时甲酸甲酯在85%的碱性水溶液中水解,其速率常数为4.53mol-1·L·s-1。

化学反应动力学第六、七、九章习题和答案

化学反应动力学第六、七、九章习题和答案

《化学反应动力学》第六、七、九章习题1. Calculate k (T) given the following forms for the reactive cross section:(a)бR(v) =πd2, i.e., a constant. If d is the molecular diameter, this represents an “encounter limited rate coefficient”.(b)бR(E) =б0 ( 1 - e- a E )Do any of these calculated k’s have an Arrhenius-like temperature dependence?解:(a)反应截面与反应速率常数的关系为:k(u) =бR u R其中,u R:相对平动速率解法1:因反应截面为常数,故可先求出平均速率,然后据k(T) =бR <u R>求k(T) 根据气体分子运动论:其中::Maxwell-Boltzmann分布函数:折合质量。

则有:k(T) =бR<u R>解法2:(b)Arrhenius公式为:,k与T呈指数关系,随T的增加,k呈指数增长。

而(a) k(T)∝T1/2 ,(b),与Arrhenius公式中k与T的关系不同。

2. For a Lennard-Jones “ 6 - 12 ” potential determine the internuclear distance at the potential energy minimum.解:Lennard-Jones 势能函数为:其中:ε:Lennard-Jones 势能函数的势阱深度r :分子间距离σ:V(r)=0, r≠∞时的r值。

则:当时,势能V为最小值,得:即,势能最小时,核间距3. The following reaction was done experimentally at various temperatures in order to obtain rate constants:O + HO2 → O H + O2T1 = 298 K k1 = 6.1 x 10-11 cm3 / molecule·sT1 = 229 K k2 = 7.57 x 10-11 cm3 / molecule·s(a) Using the experimental data, find the activation energy Eact.(b) Calculate the following thermodynamic properties at T = 298 K using transitio n state theory: ΔE≠, ΔH≠, ΔS≠, ΔG≠.解:(a) 由Arrhenius公式得:(1)(2):则:(b)考虑恒温恒压过程:因其为气相反应,标准态通常选为1个大气压,故需据kc计算出kp:据,得:或:由过渡态理论速率常数表达式:得:又:,因其为气相反应,标准态通常选为1个大气压,故:由得:4. The reaction of CH with N2 is of importance in the chemistry of planetary atmospheres and hydrocarbon flames. By understanding the basic reaction, other complex systems such as combustion in the environment can be studied. The reaction isCH + N2 → ( CHN2 )≠ → HCN + NUsing transition state theory, find the partition functions for each molecule and then the rate constant at 298 K. Also, specify all the degrees of freedom and the temperature dependence of the A factor. From experiment, the second-order rate constant at 298 K has been found to be kexp = 7.1 x 10-14 cm3 / molecule·s.Properties of the Transition State + MoleculesCH N2 HCN2 ( assume linear adduct )M (amu = g / mol) 13.019 28.013 41.032I ( 10 -40 g cm2 ) 1.935 13.998 73.2Eo ≈221 J/ molν(cm-1) 2733 2330 3130; 2102; 1252; 1170; 564; 401gelec 2 1 2解:。

第七章 化学动力学 章末习题

第七章 化学动力学 章末习题

第七章 化学动力学章末总结一、内容提要1. 基本概念(1)化学动力学的研究对象研究化学反应的速率和机理以及影响速率的各种因素,如温度、浓度、压力、催化剂、介质和分子结构等。

(2)动力学曲线动力学曲线即反应物或生成物的浓度随时间的变化曲线。

(3)转化速率对应于指明的化学计量方程,反应进度ξ在t 时刻的变化率称为该反应的转化速率,用d dtξ表示,单位为1mol s - 。

(4)化学反应速率 单位体积内的转化率称为反应速率,1d r V dt ξ=。

(5)基元反应与非基元反应① 基元反应:反应物分子一经碰撞直接变成产物。

② 非基元反应:若反应物到产物,必须经过中间步骤称为非基元反应或复杂反应。

(6)反应的速率方程表示反应速率与浓度等参数之间的关系,或表示浓度等参数与时间的关系的方程称为反应的速率方程。

(7)速率系数速率方程中的比例系数称为速率系数或速率常数,用k 表示。

①k 的物理意义:数值上相当于反应物均为单位浓度时的反应速率。

②特点:A. k 数值与反应物的浓度无关。

在催化剂等其他条件确定时,k 的数值仅是温度的函数;B. k 的单位随着反应级数的不同而不同;C. k 的数值直接反映了反应速率的快慢。

(8)质量作用定律基元反应的速率与各反应物浓度的幂乘积成正比,其中各浓度项的方次即为反应方程中各物质的系数,这就是质量作用定律,它只适用于基元反应。

(9)反应级数在反应的速率方程中,所有浓度项方次的代数和称为该反应的级数,用n 表示。

n 可以是正数、负数、整数、分数或零,也有的反应无法说出其反应级数。

(10)反应分子数在基元反应中,反应物分子数之和称为反应分子数,其数值为1,2或3。

2. 具有简单级数反应的特点(1)零级反应定义:反应速率与反应物浓度的零次方成正比,即与反应物的浓度无关。

特点:微分式 0dx k dt= 积分式 0x k t = 线性关系 ~x t半衰期 1022a t k =0k 的单位 3m o l d m - 或 [ -1浓度][时间] (2)一级反应定义:反应速率与反应物浓度的一次方成正比。

化学动力学习题参考答案

化学动力学习题参考答案

第六章 化学动力学习题答案1. 某放射性元素经14天后,活性降低了%。

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%%,则:A,031A,011100ln ln 5.0710d 14100 6.85c k t c x --===⨯--312ln 2/ln 2/(5.0710)136.7d t k -==⨯=A,03A,0A,0111ln ln 454.2d 0.9 5.071010.9c t k c c -===-⨯-2.已知某药物在体内的代谢过程为某简单级数反应,给某病人在上午8时注射该药物,然后分别经过不同时刻t 测定药物在血液中的浓度c (以mmol?L -1表示),得到如下数据:t / h 4 8 12 16 c/(mmol?L -1)如何确定该药物在体内代谢过程的反应级数该反应的速率常数和半衰期分别是多少解:此题可用尝试法求解反应级数。

先求出不同时刻的ln c :t / h 4 8 12 16 ln c ? ? ? ?以ln c 对t 作图,得一直线,相关系数为,所以此为一级反应,即n=1。

直线的斜率为?,则有此反应的速率常数为;半衰期1/2ln 27.24h t k==。

3.蔗糖在酸催化的条件下,水解转化为果糖和葡萄糖,经实验测定对蔗糖呈一级反应的特征: 122211261266126HC H O H O C H O C H O ++−−→+蔗糖(右旋) 果糖(右旋) 葡萄糖(左旋)这种实验一般不分析浓度,而是用旋光仪测定反应过程中溶液的旋光角。

反应开始时,测得旋光角0 6.60α=o 。

在t=8min 时,测得旋光角 3.71t α=o 。

到t ∞时,即蔗糖已水解完毕,这时旋光角 1.98α∞=-o 。

由于葡萄糖的左旋大于果糖的右旋,所以最后溶液是左旋的。

第07章基元反应动力学习题及答案

第07章基元反应动力学习题及答案

第07章基元反应动力学习题及答案第07章基元反应动力学习题及答案3第七章 基元化学反应动力学习题及答案1. N 2O 5在25℃时分解反应的半衰期为5.7h, 且与N 2O 5的初始压力无关。

试求此反应在25℃条件下完成90%所需时间。

解:由题意知此反应为一级反应 111216.07.56932.06932.021-===h t kt k y1)11ln(=-h k y t 9.181216.0/)%9011ln(/)11ln(1=-=-=即完成90%所需时间为18.9h 。

2.异丙烯醚气相异构化成丙烯酮的反应是一级反应,其反应速率系(常)数与温度的关系为:k /s -1 =5.4×1011exp(-122 474 J ·mol -1/RT ),150℃下,反应开始时只有异丙烯醚,其压力为101 325 Pa ,问多长时间后,丙烯酮的分压可达54 kPa ?解:k /S-1=5.4×1011exp[-122474/8.314×(150+273)] =4.055×10-4据题意:ktppt=0ln4t410005.454000101325101325ln-⨯=-t =1877S3. 双分子反应2A(g)−→−kB(g) + D(g),在623K 、初始浓度为0.400mol dm -3时,半衰期为105s,请求出(1) 反应速率系数k(2) A(g)反应掉90%所需时间为多少?(3) 若反应的活化能为140 kJ mol -1, 573K 时的最大反应速率为多少? 解:(1) r = k [A]2 , t 0.5= 1/(2 k [A]0) , k = 0.012dm 3mol -1s -1 (2) 1/[A] – 1/[A]0 =2 k t , t = 945 s(3) ln(k/k ’)=(E a /R )(1/T ’-1/T ) , 573K 时k = 0.00223dm 3mol -1s -1,最大反应速率r max = k [A]02=3.6×10-4 moldm -3s -1.4. 450℃时实验测定气相反应3A + B →2C 的速率数据如下;实验 初压 / Pa 初速率-dp B / dt / (Pa/h) P A,0 P B,01. 100 1.00 0.0100 2. 200 1.00 0.0400 3. 400 0.50 0.0800 (1)若反应的速率方程为r = kP A x P B y ,求x 、y 及k 。

第七章 化学动力学习题

第七章 化学动力学习题

第七章化学动力学习题一、填空题1. 基元反应A+2B =2C, 反应物的消耗速度率和产物的生成速率的速率常数分别为k 、k 和k ,则三者之间的关系为k = .2. 已知反应2A --> P, A 的半衰期与其初始浓度成正比,此反应为 级.3. 催化剂可加快反应速率的主要原因是降低活化能或 .4. 质量作用定律表述为: .5. 某一级反应,在20 ℃时反应物浓度减少为原来的一半需要用10分钟, 此反应的速率常数为 .6. 催化剂只能改变 而不能改变 .7. 反应aA →产物, 若为一级反应,以 对时间t 作图可得直线;若为二级反应,以 对t 作图可得直线.8. 某对行反应在室温下的正、逆反应速率常数和平衡常数分别为k、k'和K;加入催化剂后,正、逆反应的速率常数和平衡常数分别为k 、k '和K .已知k =10k,则k '= k'及K = K.9. 基元反应2Br·───> Br , k 为用Br·浓度表示的反应速率常数. Br 的生成速率d[Br ]/dt = .10. 某一级反应的半衰期t = 0.01 s,则其反应速率常数k = .二、选择题1. 下列反应中有可能是基元反应的是反应 .A. 2NH ─────-> N + 3HB. CH I + HI───> CH + IC. Pb( C H ) ──> Pb + 4C H ·D. 2H + 2O ────> H O2. 某反应速率常数为0.099 min ,反应物初浓度为0.2 mol.dm , 则反应物的半衰期为 .A. 1.01 min;B. 4.04 min;C. 7.0 min;D. 50.5 min.3. 某反应 a A ──> P, 分别以A 的初浓度[A] = 0.05 mol/L 和[A] = 0.10 mol/L 进行反应, 测得半衰期分别为15 min和30 min, 此反应为 级反应.A. 零,B. 一,C. 1.5,D. 二4. 某反应 a A ──> P, 分别以A 的初浓度[A] = 1.0 mol/L 和[A] = 0.10 mol/L 进行反应, 测得半衰期分别为 1 min 和10 min, 此反应为 级反应.A. 零,B. 一,C. 二,D. 三5. 反应A ─-> P 的速率常数为k =6.93 min . 反应物浓度由0.50 mol/L降到0.25mol/L 所需的时间为 min.A. 0.1,B. 0.2,C. 1.0,D. 106. 反应A + 2 B ─-> P, 以A 的浓度变化和B 的浓度变化表示的速率常数分别为k 和k , 则 .A. 2 k = k ,B. k = 2 k ,C. k = k ,D. k = k7. 反应A + 2 B ─-> P, 以A 的浓度变化和B 的浓度变化表示的反应速率分别为v 和v , 则 .A. v = 2 v ,B. v = 2 v ,C. v = v ,D. v = v8. 某反应的速率常数k = 3.0 mol .dm .min , 此反应为 级反应.A. 零,B. 0.5,C. 1.5,D. 二9. 反应a A ─-> P 的速率常数为0.02 min , 反应物A 的初浓度[A] =1.0 mol.dm .反应的半衰期为 min.A. 25,B. 34.7,C. 41,D. 5010. 某化学反应方程式2A ─> P, 则表明该反应为 .A. 二级反应,B. 双分子反应,C. 基元反应,D. 以上都无法确定三、计算题1. 在恒容容器中发生一级反应4A ─> B+6C (各组分可视为理想气体),反应开始时只有A,压力为13.3 kPa,在1000 K时, 反应40分钟, 测得压力为20 kPa.(1)求反应速率常数k(1000K);(2)若800K时, k(800K) =3.5×10 min ,求活化能Ea.2.某温度下物质A 与等量物质B 混合,反应到1000秒时, A 已反应掉一半.计算反应2000秒后, A 的转化率:(1) 按零级反应计算;(2) 按对A 为一级,对B 为零级计算;(3) 按对A 及B 均为一级计算.3. 反应A+B→P. A 与B 按等摩尔比混合,反应10分钟后, A 反应掉75 %.计算15分钟后, A 反应掉多少?(1)按一级反应; (2)按二级反应; (3)按零级反应.4. 某反应的速率常数为:温度25 ℃35 ℃k 3.46×10 s 1.35×10 s计算该反应的活化能与指前因子.5. 某物质A 的分解反应为一级反应,当初浓度为0.1 mol.dm 时, 经50分钟分解20 %.求:(1) 反应速率常数k;(2) 半衰期t ;(3) 起始浓度为0.02 mol.dm 时,分解20 %所需时间.。

第六章 化学动力学习题参考 答案

第六章 化学动力学习题参考    答案

故 (2)求反应的温度关键是求k值。从k的单位可知该反应为一 级反应,其动力学方程为:
(3)
t = 0 0.01 0
t=t t = te 平衡时
cC 0.01-cC cC,e 0.01-cC,e
由cc,0 = 0.01mol/L, k1 = 0.01min-1,得:k-1 = 0.0025 min-1, cC,e = 0.002
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
5.某蛋白质P在某分子伴侣C帮助下进行折叠。未折叠的蛋白Pu先与C 生成中间产物PC(该过程为平衡过程,正向和逆向反应速率常数分别 为k1和k-1),中间产物PC经过分解形成折叠的蛋白Pf,该步反应很慢, 折叠过程可表示为:
2h后,剩余A的质量分数为w, (2)对于零级反应有C0 – C = kt
11.某化合物A能分解成B和C。用作图法分析在某温度下所得的下列数 据,判断该反应是对峙、平行或连续反应,并写出反应式。
t(h)
0
10
20
30
40
50
60

cA(mol·L-1) 1
0.368 0.135 0.0498 0.0183 0.00674 0.00243
解:一级反应的积分式为: 式中是蔗糖的起始浓度与其在t时刻的浓度之比。由于旋光度与溶液的 浓度成正比,因此可以利用旋光度之比来代替溶液的浓度比,即:
其中:()代表反应开始的旋光度,()代表在t时刻的旋光度。
4.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95%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?

第七章 化学反应动力学

第七章  化学反应动力学

第七章化学反应动力学一.基本要求1.掌握化学动力学中的一些基本概念,如速率的定义、反应级数、速率系数、基元反应、质量作用定律和反应机理等。

2.掌握具有简单级数反应的共同特点,特别是一级反应和a = b的二级反应的特点。

学会利用实验数据判断反应的级数,能熟练地利用速率方程计算速率系数和半衰期等。

3.了解温度对反应速率的影响,掌握Arrhenius经验式的4种表达形式,学会运用Arrhenius经验式计算反应的活化能。

4.掌握典型的对峙、平行、连续和链反应等复杂反应的特点,学会用合理的近似方法(速控步法、稳态近似和平衡假设),从反应机理推导速率方程。

学会从表观速率系数获得表观活化能与基元反应活化能之间的关系。

5.了解碰撞理论和过渡态理论的基本内容,会利用两个理论来计算一些简单反应的速率系数,掌握活化能与阈能之间的关系。

了解碰撞理论和过渡态理论的优缺点。

6.了解催化反应中的一些基本概念,了解酶催化反应的特点和催化剂之所以能改变反应速率的本质。

7.了解光化学反应的基本定律、光化学平衡与热化学平衡的区别,了解光敏剂、量子产率和化学发光等光化反应的一些基本概念。

二.把握学习要点的建议化学动力学的基本原理与热力学不同,它没有以定律的形式出现,而是表现为一种经验规律,反应的速率方程要靠实验来测定。

又由于测定的实验条件限制,同一个反应用不同的方法测定,可能会得到不同的速率方程,所以使得反应速率方程有许多不同的形式,使动力学的处理变得比较复杂。

反应级数是用幂函数型的动力学方程的指数和来表示的。

由于动力学方程既有幂函数型,又有非幂函数型,所以对于幂函数型的动力学方程,反应级数可能有整数(包括正数、负数和零)、分数(包括正分数和负分数)或小数之分。

对于非幂函数型的动力学方程,就无法用简单的数字来表现其级数。

对于初学者,要求能掌握具有简单级数的反应,主要是一级反应、a = b的二级反应和零级反应的动力学处理方法及其特点。

《化学反应工程》第三版(陈甘堂著)课后习题答案

《化学反应工程》第三版(陈甘堂著)课后习题答案

《化学反应工程》第三版(陈甘堂著)课后习题答案第二章均相反应动力学基础2-4三级气相反应2NO+O22NO2,在30℃及1kgf/cm2下反应,已知反应速率常数2kC=2.65×104L2/(mol2 s),若以rA=kppApB表示,反应速率常数kp应为何值?解:原速率方程rA=dcA2cB=2.65×104cAdt由气体状态方程有cA=代入式(1)2-5考虑反应A课所以kp=2.65×104×(0.08477×303) 3=1.564后当压力单位为kgf/cm2时,R=0.08477,T=303K。

答p p 2rA=2.65×10 A B =2.65×104(RT) 3pApBRT RTp表示的动力学方程。

解:.因,wwnAp=A,微分得RTVdaw案24网pAp,cB=BRTRT3P,其动力学方程为( rA)=dnAn=kA。

试推导:在恒容下以总压VdtVδA=3 1=21dnA1dpA=VdtRTdt代入原动力学方程整理得wdpA=kpAdt设初始原料为纯A,yA0=1,总量为n0=nA0。

反应过程中总摩尔数根据膨胀因子定义δA=n n0nA0 nA若侵犯了您的版权利益,敬请来信通知我们!Y http://.cn.co(1)mol/[L s (kgf/cm2) 3]m(1)则nA=nA01(n n0)δA1(P P0)δA(2)恒容下上式可转换为pA=P0所以将式(2)和式(3)代入式(1)整理得2-6在700℃及3kgf/cm2恒压下发生下列反应:C4H10发生变化,试求下列各项的变化速率。

(1)乙烯分压;(2)H2的物质的量,mol;(3)丁烷的摩尔分数。

解:P=3kgf/cm2,(1)课MC4H10=58,(2)w.krC2H4=2( rC4H10)=2×2.4=4.8kgf/(cm2 s)PC4H10=PyC4H101 dpC4H10= P dt2.4-1==0.8 s 3w(3)nC4H10=nyC4H10=n0(1+δC4H10yC4H10,0xC4H10)yC4H10dnH2dtdnH2dt=hdaw后n0=nC4H10,0=δC4H10rC4H10=反应开始时,系统中含C4H*****kg,当反应完成50%时,丁烷分压以2.4kgf/(cm2 s)的速率dyC4H10dt答1rCH=2.4224wdnC4H10dt案116×1000=2000mol582+1 1==21网dyC4H10=n0(1+δC4H10yC4H10,0xC4H10) dt=2000×(1+2×1×0.5)×0.8=3200 mol/s若侵犯了您的版权利益,敬请来信通知我们!Y http://.cno2C2H4+H2,dP=k[(δA+1)P0 P]=k(3P0 P)dtm(3)dpA1dP= dtδAdt2-9反应APS,( r1)=k1cA , ( r2)=k2cp,已知t=0时,cA=cA0 ,cp0=cS0=0, k1/k2=0.2。

计算题化学动力学

计算题化学动力学


dc A = k A c AcB dt 1 c B , 0 符合计量系数关系,故有 cB=2cA,即 2
又 c A,o =

dc A = 2k A c 2 A dt
分离变量积分,得
A t =

xA c A,0 (1 − x A )
kA =
1 1 = 2t1 2 c A, 0 2 × 100 min × 0.1mol ⋅ dm −3
−1
(2) 由所设定的条件,则反应的微分方程为
− dc A = k Ac AcC dt
因为 c A,0 ≠ cC , 0 ,则反应的微分方程的积分式为
t= c (1 − x A ) 1 ln C , 0 k A (c A , 0 − c C , 0 ) c C , 0 − c A , 0 x A
代入 t1
当 p(H2)不变时,
α= ln(v 0,1 / v 0 ,3 ) ln( p 0,1 / p 0, 3 ) = ln(0.48 / 0.12) = 2 即该反应对 NO 为二级,α=2; ln(50 / 25)
TEL:010-64434903
4
BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY
3 −1
2.某抗菌素施于人体后,在血液中的反应呈现出一级反应动力学特征,如在人体中注射 0.5g 某抗菌 素,然后在不同的时间测其在血液中的浓度,得到下列数据: t/hr ρA/(10 g·dm )
-2 -3
4 0.48
8 0.31
12 0.24
16 0.15
(1)求反应速率常数; (2)计算半衰期; (3)若使血液中抗菌素体积质量不低于 3.7×10-3g·dm-3,问需经几小时后注射第二针? 解 设 ρA,0 为开始时抗菌素的体积质量,ρA 为经时间 t 时的体积质量,可有 1 c 1 ρ k A = ln aA, 0 = ln A, 0 t cA t ρA 则

第六章 化学动力学基础.

第六章 化学动力学基础.

第六章 化学动力学基础首 页 习题解析本章练习本章练习答案章后习题答案习题解析 [TOP]例13-1在酸的存在下蔗糖的反应中,偏光计的读数αt 如下: t/(min)0 30 90 150 330 630 ∞ αt46.5741.0030.7522.002.75-10.00-18.75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。

αt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ln c A =ln c A0-kt 中,和c A0成比例的量是α0-α∞,和c A 成比例的量是αt -α∞,因此可以用ln(αt -α∞)=ln(α0-α∞)-kt 计算各时刻的k 。

min 100.375.1800.4175.1857.46ln min 30131-⨯=++=kmin 101.375.1875.3075.1857.46ln min 90132-⨯=++=kmin 102.375.1800.2275.1857.46ln min 150133-⨯=++=kmin 104.375.1875.275.1857.46ln min 330134-⨯=++=kmin 102.375.1800.1275.1857.46ln min 630135-⨯=+-+=kmin 102.35354321-⨯=++++=k k k k k k解2 采用作图法,以lg(αt -α∞)对t 作图,得一直线,其斜率b = -k /2.303。

t /min3090150330630αt -α∞65.32 59.75 47.50 40.75 21.50 8.75 lg(αt -α∞)1.8151.7761.6771.6101.3320.942则k = -2.303⨯b 又b = - 0.00139,所以 k = 2.303⨯0.00139 = 3.20⨯10-3min -1例13-2尿素的水解反应为CO(NH 2)2 + H 2O −→2NH 3 + CO 225︒C 无酶存在时,反应的活化能为120k J ⋅ mol -1,当有尿素酶存在时,反应的活化能降为46 k J ⋅ 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KT K T K T T T T T R E 775298298K mol J 1031.8mol J 1204.9ln ln104.922211312112121212=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⋅⋅⨯⋅=⨯-=⨯=----解得k k k k k k 12a 10)(例13-3科学工作者已经研制出人造血红细胞。

第07章--基元反应动力学--习题及答案

第07章--基元反应动力学--习题及答案

第七章 基元化学反应动力学习题及答案1. N 2O 5在25℃时分解反应的半衰期为5.7h, 且与N 2O 5的初始压力无关。

试求此反应在25℃条件下完成90%所需时间。

解:由题意知此反应为一级反应 111216.07.56932.06932.021-===h t kt k y1)11ln(=- h k y t 9.181216.0/)%9011ln(/)11ln(1=-=-=即完成90%所需时间为18.9h 。

2.异丙烯醚气相异构化成丙烯酮的反应是一级反应,其反应速率系(常)数与温度的关系为:k /s -1 =5.4×1011exp(-122 474 J ·mol -1/RT ),150℃下,反应开始时只有异丙烯醚,其压力为101 325 Pa ,问多长时间后,丙烯酮的分压可达54 kPa ?解:k /S -1=5.4×1011exp[-122474/8.314×(150+273)]=4.055×10-4据题意:kt p p t=0lnt 410005.454000101325101325ln-⨯=-t =1877S3. 双分子反应2A(g)−→−k B(g) + D(g),在623K 、初始浓度为0.400mol dm -3时,半衰期为105s,请求出 (1) 反应速率系数k(2) A(g)反应掉90%所需时间为多少?(3) 若反应的活化能为140 kJ mol-1, 573K时的最大反应速率为多少? 解:(1) r = k[A]2 , t0.5= 1/(2 k[A]0) , k = 0.012dm3mol-1s-1(2) 1/[A]– 1/[A]0 =2 k t, t = 945 s(3) ln(k/k’)=(E a/R)(1/T ’-1/T) , 573K时k = 0.00223dm3mol-1s-1,最大反应速率r max = k[A]02=3.6×10-4 moldm-3s-1.4. 450℃时实验测定气相反应3A + B→2C的速率数据如下;实验初压 / Pa 初速率-dpB/ dt / (Pa/h)PA,0 PB,01. 100 1.00 0.0100 2. 200 1.00 0.0400 3. 400 0.50 0.0800(1)若反应的速率方程为r = kPA x PBy,求x、y及k。

【精品】第07章基元反应动力学习题及答案

【精品】第07章基元反应动力学习题及答案

第七章基元化学反应动力学习题及答案1.N 2O 5在25℃时分解反应的半衰期为5.7h,且与N 2O 5的初始压力无关。

试求此反应在25℃条件下完成90%所需时间。

解:由题意知此反应为一级反应111216.07.56932.06932.021-===h t k t k y 1)11ln(=-h k y t 9.181216.0/)%9011ln(/)11ln(1=-=-= 即完成90%所需时间为18。

9h 。

2.异丙烯醚气相异构化成丙烯酮的反应是一级反应,其反应速率系(常)数与温度的关系为:k /s -1=5。

4×1011exp(-122474J ·mol -1/RT ),150℃下,反应开始时只有异丙烯醚,其压力为101325Pa ,问多长时间后,丙烯酮的分压可达54kPa ?解:k /S -1=5。

4×1011exp[-122474/8。

314×(150+273)]=4。

055×10-4据题意:kt p p t=0lnt 410005.454000101325101325ln-⨯=-t =1877S3.双分子反应2A (g )−→−k B (g)+D(g),在623K 、初始浓度为0.400moldm -3时,半衰期为105s,请求出(1)反应速率系数k(2)A(g)反应掉90%所需时间为多少?(3)若反应的活化能为140kJmol—1,573K时的最大反应速率为多少?解:(1)r=k[A]2,t0.5=1/(2k[A]0),k=0.012dm3mol—1s-1(2)1/[A]–1/[A]0=2kt,t=945s(3)ln(k/k')=(E a/R)(1/T’-1/T),573K时k=0。

00223dm3mol—1s-1,最大反应速率r max=k[A]02=3。

6×10-4moldm—3s—1.4.450℃时实验测定气相反应3A+B→2C的速率数据如下;实验初压/Pa初速率-dp B/dt/(Pa/h)P A,0P B,01.1001。

物理化学答案——第九章-化学动力学基础

物理化学答案——第九章-化学动力学基础

第九章 化学动力学基础一、基本公式和基本概念 基本公式 1. 反应速率 11i ii i dn dC r V dtdtνν==2. 反应级数对于速率公式可表达为...][][βαB A k r =的反应,反应的总级数...++=βαn 3. 简单级数反应的速率公式 级数 反应类型 速率公式半衰期 1/2tk 量纲微分式积分式0 表面催化反应0d d x k t =0x k t = 02a k (浓度)● (时间)-1 11d ()d x k a x t=-1lna k t a x=-1ln 2k(时间)-122A P→A +B P →()a b =22d ()d x k a x t=-2()x k t a a x =-21ak(浓度)-1●(时间)-1A +B P →2d d ()()xtk a x b x =--21()ln()b a x a b a b x k t---=/33A P→A +B +C P→()a b c ==33d ()d x k a x t=-22311()2a x a k t --=2332k a(浓度)-2● (时间)-1(1)n n ≠A P n →d ()d nx k a x t=-1111()(1)n n a x an kt----=-1'n k a-(浓度)1-n ● (时间)-1其中,a b 分别表示反应物A 和B 的起始浓度,x 表示反应消耗的深度。

4. 典型复杂反应的速率方程 (1)1-1对峙反应k k A B +-t=0 a 0 t=t a-x x t=t e a-x e x e速率方程: ()kk te e x x x e +--+-=(2)平行反应最简单的平行反应是由两个一级基元反应组成的平行反应:x=x 1+x 2速率方程:tk k aex a )(21+-=-产物B 和C 的浓度比由竞争反应的速率决定:2121k k x x = (3)连续反应最简单的连续反应是两个单向连续的一级反应:C B A kk −→−−→−21t=0 a 0 0 t=t x y z 速率方程:1k tx ae-=)(21121tk tk eek k a k y ----=]1[21121122tk tk ek k k ek k k a z ---+--=中间产物B 的浓度在反应过程中出现极大值:122)(21k k k m k k a y -=,出现极大值的时间为:2121)ln(k k k k tm-=5. 温度对反应速率的影响 (1)阿累尼乌斯经验公式2ln RTE dTk d a =阿累尼乌斯公式的指数函数式: RTE a Aek -=k 1k 2A a-xCx 2 B x 1(2)阿累尼乌斯活化能基元反应的活化能是活化分子的平均能量与所有分子平均能量之差。

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《化学反应动力学》 第六、七、九章习题1. Calculate k (T) given the following forms for the reactive cross section:(a)бR (v) =πd 2, i.e., a constant. If d is the molecular diameter, this represents an “encounter limited rate coefficient”. (b)бR (E) =б0 ( 1 - e - a E )Do any of t hese calculated k’s have an Arrhenius -like temperature dependence?解:(a )反应截面与反应速率常数的关系为: k(u) =бR u R 其中,u R :相对平动速率 解法1:因反应截面为常数,故可先求出平均速率,然后据k(T) =бR <u R >求k(T) 根据气体分子运动论:⎰⎰∞∞-=>=<022234)2()(2du u e Tk u du u uf u Tk uB B ππμμ⎰∞-=0222232)2(2du u e Tk Tk uB B μπμπ232222222()()()()222B u k TB B B Bk T eu d uk T k T k T μμμμππμ∞-=---⎰21)8(πμTk B =其中:)(u f :Maxwell-Boltzmann 分布函数 μ:折合质量。

则有:k(T) =бR <u R >212212)8()8(μππμπTk d Tk d B B ==解法2:232222R 00k(T)()d ()42B uk TB uf u du u e u du k Tμμσπππ∞∞-==⎰⎰232223204d ()2B uk TB e u du k Tμμππ∞-=⎰1228()B k Td ππμ=(b)232a 22R 00k(T)()(1e )()42B uk TB uf u du u e u duk Tμεμσσππ∞--==-⎰⎰1/2a 00B 18()(1e )k T B k T B e d k Tεεσεεπμ∞--=-⎰(a 1)1/2000B 8(){}k T B B k Tk T B e d e d k Tεεσεεεεπμ∞∞--+=-⎰⎰1/220B 2B B 81()(k T)-1k T (a+)k T B k T σπμ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦1/220B 81()1-()ak T+1B k Tσπμ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦Arrhenius 公式为:)exp(RTE A k a -=,k 与T 呈指数关系,随T 的增加,k 呈指数增长。

而(a) k(T)∝T 1/2 , (b) 1/220B 81k(T)()1-()ak T+1B k Tσπμ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦, 与Arrhenius 公式中k 与T 的关系不同。

2. For a Lennard-Jones “ 6 - 12 ” potential determine the internuclear distance at the potential energy minimum.解:Lennard-Jones 势能函数为:])()[(4)(612rr r V σσε-=其中:ε:Lennard-Jones 势能函数的势阱深度 r :分子间距离σ:V(r)=0, r ≠∞时的r 值。

则:]612[4761312rr dr dV σσε+-=当0=drdV时,势能V 为最小值, 0]612[4761312=+-=rr dr dV σσε 得:σ612=r 即,势能最小时,核间距 σ612=r3. The following reaction was done experimentally at various temperatures in order to obtain rate constants:O + HO 2 → OH + O 2T 1 = 298 K k 1 = 6.1 x 10-11 cm 3 / molecule ·sT 1 = 229 K k 2 = 7.57 x 10-11 cm 3 / molecule ·s(a) Using the experimental data, find the activation energy E act .(b) Calculate the following thermodynamic properties at T = 298 K using transition state theory: ΔE ≠, ΔH ≠, ΔS ≠, ΔG ≠.解:(a) 由Arrhenius 公式 )exp(RTEA k a -=得:)exp(11RT EA k a -= (1))exp(22RT EA k a -= (2))1()2(:})11exp{()exp()exp(211212a a aE RT RT RT E A RT E A k k -=--= 则:211111221121112ln 8.3142982297.5710ln ln 1.775k mol 229298 6.110a k k RTT k E J T T k RT RT ---⨯⨯⨯====-⋅--⨯-(b )考虑恒温恒压过程:因其为气相反应,标准态通常选为1个大气压,故需据kc 计算出kp : 11-3239c p(298K)k 6.11010 6.02310k 1.50410R 'T 0.082298-⨯⨯⨯⨯===⨯⨯ 据B k T G exp()h k RT≠-∆=,得:9-341298-23B k h 1.50410 6.62610G RTln()8.314298ln 20.63kJ mol T 1.3810298k ≠-⨯⨯⨯∆=-=-⨯=⋅⨯⨯ 或:由过渡态理论速率常数表达式: B k T k K h ≠=得:Tk hk K B =≠ 又:)(ln θ≠≠-=∆K RT G ,因其为气相反应,标准态通常选为1个大气压,22()/[](/)(/)()()O HO O HO K p p p c RT Kp p p p p c RT c RT RTθθθθθθ≠≠≠≠===B hk p k T RT θ=⨯ 故:ln()B hk p G RT k T RTθ≠∆=-⨯34231165236.62610 6.02310 6.11010 1.013108.314298ln()1.38102988.314298----⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-⨯⨯⨯⨯⨯ 120.63kJ mol -=⋅31.7758.31410298 4.25/a H E RT kJ mol ≠-∆=-=--⨯⨯=- 由≠≠≠∆-∆=∆S T H G 得:114.2520.6383.49298H G S J K mol T ≠≠≠--∆-∆--∆===-⋅⋅1(1) 1.775a a E H nRT E RT n RT E kJ mol ≠≠-∆=∆-∆=---==⋅4. The reaction of CH with N 2 is of importance in the chemistry of planetary atmospheres and hydrocarbon flames. By understanding the basic reaction, other complex systems such as combustion in the environment can be studied. The reaction isCH + N 2 → ( CHN 2 )≠ → HCN + NUsing transition state theory, find the partition functions for each molecule and then the rate constant at 298 K. Also, specify all the degrees of freedom and the temperature dependence of the A factor. From experiment, the second-order rate constant at 298 K has been found to be k exp = 7.1 x 10-14 cm 3 / molecule ·s.Properties of the Transition State + MoleculesCH N 2 HCN 2 ( assume linear adduct )M (amu = g / mol) 13.019 28.013 41.032 I ( 10 -40 g cm 2 ) 1.935 13.998 73.2Eo ≈221 J/ molν(cm -1) 2733 2330 3130; 2102; 1252; 1170; 564; 401 g elec 2 1 2 解:0e x p ()B A B E k T Q k h Q Q RT≠=- 0()()()()exp()B t v r e A B A B A B A B E k T Q Q Q Q h Q Q Q Q Q Q Q Q RT≠≠≠≠=⋅⋅⋅⋅- 2223/2212212[1exp()])21121exp()1exp()iCHN B i B Bv N B CH B BCH N B B h m k T k T k T h m k Th m k T Q h h h h k T k Tπππνν=⎛⎫--⎪=⋅⨯⎪ ⎪⋅⋅ ⎪⎝⎭----∏2222220222282exp()8218HCN B HCN N B HC B HC N I k Th E I k T RT I k T h h πσππσσ⋅⋅-⨯⋅133112.0410cm molec s ---=⨯⋅⋅。

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