最新物理化学课件(天大第五版)动力学例题

7.反应A→B，当实验测得其反应物A的浓度cA 与时间t成线性关系时，该反应为（ D ） A.一级反应 B.二级反应 C.分数级反应 D.零级反应
8.基元反应的分子数是个微观的概念，其值 为（ B ） A. 0，1，2，3 B. 只能是1，2，3这三个正整数 C. 也可以是小于1的数值 D. 可正，可负，可为零
f dc A f dc B C. a dt b dt
1 dc F 1 dc E D. f dt e dt
f dc E dc F e dt dt
N 2O
NO2 NO3 NO2 O 2 NO NO NO3 2NO2 d[O 2 ] 用稳态法证明： k[N 2 O 5 ] dt d[O 2 ] 证： k 2 [NO 2 ][ NO 3 ] dt d[NO 3 ] k 1 [N 2 O 5 ] k 1 [NO 2 ][ NO 3 ] dt k 2 [NO 2 ][ NO 3 ] k 3 [NO][ NO 3 ] 0
k 3 [CH 2 CHO ] k 4 [CH 3 ] 0
2
证： d[CH 4 ] k 2 [CH 3 ][CH 3 CHO ]
d[CH 2 CHO] k 2 [CH 3 ][CH 3 CHO ] k 3 [CH 2 CHO] 0 dt
k 1 [CH 3 CHO ] k 4 [CH 3 ] 0
∵ p0 =pA0 = 1/3p∞
2p 1 k ln t 3p p t
其余同方法一
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例2:已知CO(CH2COOH)2在水溶液中的分解反应 的速率常数在60℃和10℃时分别为5.484×10-4s-1 和1.080 ×10-4s-1. (1)求该反应的活化能, (2)该反应在30℃时进行1000s,问转化率为若干？
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(3)
1 ln kt 1 xA
k=3.838×10-3 s-1
1 ln k 600s 1 0.9
k 9622 ln 1 24.00 T /[T] s 9622 ln(3.838 10 ) 24.00 T /[T]
3
T=325.48K
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例3：已知N2O5分解为NO2和O2的反应机理为：
(2)计算此反应的活化能;
(3)欲使A(g)在10min内转化率达到90%,则
反应温度应控制在多少度.
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解: (1)
一级反应
k 9622 ln 1 24.00 T /[T] s
(2)
Ea k ln 1 24.00 s RT
Ea 9622K R
Ea=9622×8.3145J · mol-1 =80.002kJ · mol-1
12 k1 12 k 1 k 2 [ CH CHO ] [ CH CHO ] 3 3 k 4
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一、选择题
1.在恒容条件下，aA+bB=eE+fF的反应速率 可用任何一种反应物或生成物的浓度变化来 表示，则它们之间的关系为（ C ）
C. 30min
1 D. min 2 4.62 10 0.1
3.发射性Pb201的半衰期为8小时，1克放射性 Pb201 24小时后还剩下（ D ） 1 1 1 1 A. 克 B. 克 C. 克 D. 克 2 3 4 8
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2 1 kco c 4.反应2O3→3O2,其速率方程式为 3 o2 dt dc o 2 ' 2 1 ，速率常数k和k’的关系是 或者 k c o3 c o2 dt （ C）
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11.对于任意给定的化学反应A+B→2D,在 动力学研究中，（ C ） A.表明它为二级反应 B.表明它为双分子反应 C.表明了反应的计量关系 D.表明它为基元反应 12.某物质的反应级数为负值时，该反应速率 是随物质浓度（ B ） A.升高而增加 B.升高而减小
C.升高而不变
D.降低而减小
解:
Ea 1.080 10 4 1 1 1 ln ( )mol J 4 5.484 10 8.3145 283.15 333.15
Ea 1 k2 1 ln ( ) k1 R T2 T1
Ea=97730J· mol-1
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k3 97730 1 1 1 ln ( )mol J 4 5.484 10 8.3145 303.15 333.15
408
488 624 779
523
433 307 152
4 1
4.39
4.34 4.44 4.46
k 4.41 10 s
t1 2
ln 2 3 s 1.57 10 s 4 4.41 10 k 上页 下页
ln 2
方法二
0 ln k At t p p0 ln kt p pt
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例4：已知乙醛分解的反应机理为： k1 C H3 C HO C H3 C HO k2 C H3 C H3 C HO C H4 C H2 C HO k3 C H2 C HO C H3 C O
k4 C H3 C H3 C2 H 6
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6.某化学反应的反应物消耗3/4所需时间是它
消耗掉1/2所需时间的2倍，则反应的级数为
（ B）
A.零级
B源自文库一级
C.二级
D.三级
零级： cA,0xA=kt
1 一级： ln kt 1 xA
1 ln t1 1 3 4 ln 4 2 1 t2 ln 2 ln 11 2
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1 dc A 1 dc B a dt b dt
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2.某反应的速率常数k=4.62×10-2 min-1，又初 始浓度为0.1mol· dm-3,则该反应的半衰期t1/2为 （B ） 1 B. 15min A. min
6.93 10 2 (0.1) 2
(k 1 2k 2 )[NO2 ][NO3 ] k 1 [N 2O5 ] k1 [NO2 ][NO3 ] [N 2 O 5 ] k 1 2k 2 d[O 2 ] k 2 [NO 2 ][NO 3 ] dt k1 k2 [N 2 O 5 ] k[N 2 O 5 ] k 1 2k 2
3pA0
1 p A0 1 p 3 k ln ln t pA t 3p A 0 p t 2 2p 1 k ln t 3p p t 上页
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将t，pt数据代入上式可得:
t(s) pt(mmHg) p∞- pt 104k(s-1)
390
777 1587 3155
dc A dc B dc E dc F A. a b e f dt dt dt dt
dc A b dc B e dc E f dc F B. dt a dt a dt a dt
例1：二甲醚的气相分解反应是一级反应
CH3OCH3(g)→CH4 (g) +H2 (g) +CO (g) 504℃时把二甲醚充入真空反应球内，测量球内压 力的变化数据如下： t(s) 390 777 488 1587 3155 ∞(完全分解) 624 779 931
pt(mmHg) 408
试计算该反应在504℃时的速率常数k及半衰期t1/2 解： 方法一
2
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k1 [CH 3 ] k [CH 3 CHO ] 4
d[CH 4 ] k 2 [CH 3 ][CH 3 CHO ] dt
12
12
k1 32 k2 [ CH CHO ] 3 k 4
d[CH 3 CHO ] k 1 [CH 3 CHO ] k 2 [CH 3 ][CH 3 CHO ] dt
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13.已知某复杂反应的反应历程为
k 1 A B , k 1 k2 B D J,
则B的浓度随时间的变化率d[B]/dt是( B ) A. k1[A]-k2[B][D] B. k1[A]- k-1[B] -k2[B][D] C. k1[A]- k-1[B] +k2[B][D] D. -k1[A]+ k-1[B] +k2[B][D]
k3=1.67 ×10-3s-1 一级反应:
1 ln 1.67 1 xA
1 ln k 3t 1 xA
xA=0.812=81.2%
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例:恒容气相反应A(g)→D(g)的速率常数k与
温度T具有如下关系式:
k 9622 ln 1 24.00 T /[T] s
(1)确定此反应的级数;
dc o 3
A. 2k=3k’
C. 3k=2k’
B. k=k’
D. 3k= -2k’
5.某反应速率常数k=2.31×10-2s-1· L· mol－1,又初 始浓度为1.0mol· L,则其反应的半衰期为（ A ） A. 43.29s B. 15s C.30s D.21.65s
t1/2=1/(kcA,0)
试用稳态法导出生成甲烷的速率方程式和乙醛 的消耗速率方程式。
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dt d[CH 3 CHO ] k 1 [CH 3 CHO ] k 2 [CH 3 ][CH 3 CHO ] dt d[CH 3 ] k 1 [CH 3 CHO ] k 2 [CH 3 ][CH 3 CHO ] dt
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9.某物质A能与水起反应，在水溶液中，若 A的起始浓度为1mol· kg－1,1h后其浓度为 0.5mol· kg－1，2h后其浓度为0.25mol· kg－1， 则对A来说，此反应的级数为（ B ） A.零级 B.一级 C.二级 D.三级
10.对于温度T时某一级反应A→B，为了使A 的浓度改变1/5,需要时间4s，则反应的半衰 期为（ A ） A.12.43s B.15.53 C.4.14 D.6.21 1 ln 2 ln kt t1 2 1 xA k
一级反应:

p A0 ln kt pA
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CH3OCH3(g)→CH4 (g) + H2 (g) + CO (g)
总压pt pA0 3pA0-2pA
t=0 pA0 0 0 0 t=t pA pA0-pA pA0-pA pA0pA t=∞ 0 pA0 pA0 pA0 ∵ p∞ =3pA0 ∴ pA0 = 1/3p∞ ∵ pt =3pA0-2pA ∴ pA =(3pA0-pt)/2
k3
K1 5 K 1
NO 2 NO 3
k2
d[NO] k 2 [NO 2 ][ NO 3 ] k 3 [NO][ NO 3 ] 0 上页 下页 dt
d[NO 3 ] k 1 [N 2 O 5 ] k 1 [NO 2 ][ NO 3 ] dt k 2 [NO 2 ][ NO 3 ] k 3 [NO][ NO 3 ] 0 d[NO] k 2 [NO 2 ][ NO 3 ] k 3 [NO][ NO 3 ] 0 dt k 1 [N 2O5 ] k 1 [NO2 ][NO3 ] 2k 2 [NO2 ][NO3 ] 0
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14.下面对于催化剂的特征的描述，哪一点是 不正确的（ B ） A.催化剂只能缩短反应达到平衡的时间而不 能改变平衡状态。 B.催化剂在反应前后其化学性质和物理性质 不变。 C.催化剂不能改变平衡常数。 D.加入催化剂不能实现热力学上不可能进行 的反应。