第4章-化学动力学基础-习题及全解答
化学动力学三四章习题和答案
《化学反应动力学》第 三、四章习题1、试推导A + B → P ,当其为二级反应r = k [A][B]时,其积分速率方程为: ln{1 + Δ0(P 0 - P ∞)/ [A]0(P t – P ∞)} = ln [B]0 / [A]0 +Δ0k t式中,P 为用物理仪器测定的体系的某种物理性质(如吸光系数),该性质与浓度有线性关系,Δ0 = [B]0 - [A]0解: 设B 过量A +B → Pt = 0 [A]0 [B]0 P 0 = [A]0λA + [B]0λB + λM (1) t = t [A]0-x [B]0-x P t = ([A]0-x) λA + ([B]0-x) λB + λM (2) t = ∞ [B]0 - [A]0 P ∞ = ([B]0- [A]0) λB + λM (3) 据二级反应速率方程:)]([][)]([][ln ][][1000000x B A x A B B A kt ---= x x A A B kt B A --+=-000000]B [][ln ][][ln)][]([ kt A B x A x B 00000][][ln ][][ln ∆+=-- (1)-(3)得:P 0 – P ∞= [A]0(λA +λB ) , 即:00A ][A P P B ∞-=+λλ (1)-(2)得:P 0 – P t =λA x + λB x由上面两式可得:000][A P P P P x t ∞--= 0000000000][][][][ln ][][ln A P P P P A A P P P P B x A x B t t ∞∞------=-- 000000000000][][][][][][][][ln A P A P P A P A P A P A P B P B t t +--+--=∞∞ )(][][][][][)][]([ln00000000∞∞∞∞-+-+--=P P A P A P A P A P B P A B t t)(][)(][))(][]([ln 00000∞∞∞--+--=P P A P P A P P A B t t ))(][)(1ln(000∞∞--∆+=P P A P P t 故: kt A B P P A P P t 000000][][ln ))(][)(1ln(∆+=--∆+∞∞ 2、反应Np 3+ + Fe 3+ → Np 4+ + Fe 2+。
第4章 化学动力学基础习题解答
了一条新途径
。(iii)有选择性
。
4. 链反应的一般步骤是:(i) 链引发
;(ii) 连传递
;
(iii)
链终止
。
5. 链反应可分为 直链
反应和
支链
反应。
6. 爆炸反应有 热爆炸
和 支链
爆炸反应。
三、是非题(下述各题中的说法是否正确?正确的在题后括号内画“√”,错误的画
“×” )
1. 反应级数不可能为负值。
第 4 章 化学动力学基础
一、选择题(均为单选题,将正确选项填在各题后的括号内)
1.
反应:A+2B→Y,若其速率方程为 dcA dt
k
AcAcB
或
dcB dt
kBcAcB 则
kA、kB 的关系是
(
C
)A 的消耗速率是 B 的 1/2,即 dcA dt
1 2
dcB dt
,或 kAcAcB
k c c 3 (C2H5 ) ( H2 )
(1)
dc
( C2 H 5
dt
)
k c c 2 (H ) (C2H4
) k c3 (C2H5
c) ( H2 )
0
(2)
dc(H ) dt
k1c(Hg )c(H2 ) k c c 2 (H ) (C2H4
) k c c 3 (C2H5 ) ( H2 ) k4c(2H )
为( 0 )
A.零级
B.一级
零级反应的半衰期为 t1/ 2
cA,0 2k0
C.二级
D. 三级
,当 A 的浓度减少一半时,其半衰期也减少一半。
6. 元反应 H + Cl2 → HCl + Cl 的反应分子数是( B )
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第四章 化学动力学基础1. 某基元反应 A+2Bk2P ,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 :rdt2 dt2 dt2. 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t3 43 3x4tt1 212对于零级反应k 02ln13t 3 4 14 2t1 21 aln 11tlnx1对于一级反应k 1a21 1 1t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:113t 3 4143t 1 2111121 1 11 t 1 3 C 1kt 1/ 4C 0ktkC 0 C 0 C 0111 1t 2 1 C 2 kt 1/ 2C 0ktkC 0C 0 C 0t 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t1ln1ln 2t 1 2对于一级反应k 21 yk 1t1ln1 ln2 t当 y=50%时k 21 50%k 1 1 2t1ln1 1 2ln 22t 1 2当 y=75%时k 275%k 1t1 1 3ln 2k 2ln3t 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 ,atc 0tk ,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 21/2k 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 aln k ln AE a答:kAe RTRT12kk 2k 1ln k ln k 2 1 ln 2 ln k 4 )2k 4(ln k 12E a ln A 2E a 2 1ln A 1E a 1ln 2ln A 4E a 4ln ART 2 RTRTRTln A 2 E a 2 1 1 E a 1 1 ln 2 1 ln A 4 E a 4RT ln A 12 222 RT 2RT(ln A 2 11 1E a 2 1 E a 1 E a 4 )ln A 1 ln 2ln A 4 ) ( RT2 RT 2RT2 22[ln A 2 1ln 2 ln A 4 )]1( E a1 1(ln A 1 RT 2E a 1 E a 4 ) 22 21ln A ln A1(ln A ln 2 ln A ) ln AA 1222 1 422 A41A A 2A 1211E aE a 2E a 1 E a 42 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)。
化学动力学练习题
化学动力学练习题(一)填空题1.物理吸附的吸附热与气体的⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽相近。
2.基元反应 H·+Cl 2 −→− HCl +Cl·的反应分子数是 。
3.平行反应,反应1和反应2的指前因子(参量)相同,活化能分别 为100kJ·mol -1 和70 kJ·mol -1,当反应在1000 K 进行时,两个反应的反应速率系(常)数之比k k 12= 。
4.复合反应 2A B k 3−→−−Y 其 -=d d A c t; d d B c t = ; d d Y c t= 。
5.将反应物A 和B 置于抽空密闭容器中于等温等容下进行气相反应 3 A + B 2Y ,此反应的-=d d d Y d p t p t(总)()()。
6.对元反应 A k −→−2Y , 则d c Y / d t = ,-d c A / d t = 。
7.对反应A P ,实验测得反应物的半衰期与与初始浓度c A,0成反比,则该反应为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽级反应。
8.建立动力学方程式所需的实验数据是 。
处理这些实验数据以得到反应级数和反应速率常数,通常应用以下三种方法,即 法、 法和 ___________法。
9.对反应A P ,反应物浓度的对数ln c A 与时间t 成线性关系,则该反应为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽级反应。
10.直链反应由三个基本步骤组成,即 、 、 。
11.质量作用定律只适用于 反应。
12.某化合物与水相作用时,该化合物初浓度为1 mol •dm -3,1 h 后其浓度为0.8mol •dm -3,2 h 后其浓度为0.6 mol •dm -3,则此反应的反应级数为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽,此反应的反应速率系(常)数k =⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。
13.气相基元反应2A −→−k B 在一恒定的容器中进行,P o 为A 的初始压力,P t 为k 1Y k 2 Z A时间t时反应体系的总压力,此反应的速率方程dP t / dt =14.某化学反应在800 K时加入催化剂后,其反应速率系(常)数增至500倍,如果指前因子(参量)不因加入催化剂而改变,则其活化能减少。
物理化学-动力学练习题及参考答案
动力学1A一、选择题1. 连串反应A k1B k2 C 其中k1= 0.1 min-1,k2= 0.2 min-1,假定反应开始时只有A,且浓度为1 mol·dm-3,则B 浓度达最大的时间为:( )(A) 0.3 min (B) 5.0 min(C) 6.93 min (D) ∞2. 平行反应A k1 B (1);A k2 D (2),其反应(1)和(2)的指前因子相同而活化能不同,E1为120 kJ·mol-1,E2为80 kJ·mol-1,则当在1000K 进行时,两个反应速率常数的比是:( )(A) k1/k2= 8.138×10-3(B) k1/k2= 1.228×102(C) k1/k2= 1.55×10-5(D) k1/k2= 6.47×1043. 如果臭氧(O3) 分解反应2O3→3O2的反应机理是:O3→O + O2(1)O + O3→2O2(2)请你指出这个反应对O3而言可能是:( )(A) 0 级反应(B) 1 级反应(C) 2 级反应(D) 1.5 级反应4. 化学反应速率常数的Arrhenius 关系式能成立的范围是:( )(A) 对任何反应在任何温度范围内(B) 对某些反应在任何温度范围内(C) 对任何反应在一定温度范围内(D) 对某些反应在一定温度范围内5. 如果反应2A + B =2D 的速率可表示为:r = -12d c A /d t = - d c B /d t = 12d c D /d t 则其反应分子数为: ( )(A) 单分子 (B) 双分子(C) 三分子 (D) 不能确定6. 实验测得反应 3H 2+ N 2→ 2NH 3 的数据如下:由此可推知该反应的速率方程 d p (NH 3)/2d t 等于: ( )(A) kp H 23 p N 2(B) kp H 22p N 2 (C) kp H 2 p N 2 (D) kp H 2 p N 227. 在反应 A k 1B k 2C ,A k 3 D 中,活化能 E 1> E 2> E 3,C 是所需要的产物,从动力学角度考虑,为了提高 C 的产量,选择反应温度时,应选择: ( )(A) 较高反应温度(B) 较低反应温度 (C) 适中反应温度(D) 任意反应温度 8. [X]0 [Y]0 [Z] 增加 0.0050 mol ·dm -3 所需的时间/ s0.10 mol ·dm -3 0.10 mol ·dm -3 720.20 mol ·dm -3 0.10 mol ·dm -3 180.20 mol·dm-30.05 mol·dm-336对于反应X + 2Y →3Z,[Z] 增加的初始速率为:( )(A) 对X 和Y 均为一级(B) 对X 一级,对Y 零级(C) 对X 二级,对Y 为一级(D) 对X 四级,对Y 为二级9. 一级反应,反应物反应掉1/n所需要的时间是:( )(A) -0.6932/k(B) (2.303/k) lg[n/(n-1)](C) (2.303/k) lg n(D) (2.303/k) lg(1/n)10. 关于反应速率理论中概率因子P的有关描述,不正确的是:( )(A) P与≠S m有关(B) P体现空间位置对反应速率的影响(C) P与反应物分子间相对碰撞能有关(D) P值大多数<1,但也有>1的二、填空题12. 60Co广泛用于癌症治疗, 其半衰期为5.26 a (年), 则其蜕变速率常数为:_________________, 某医院购得该同位素20 mg, 10 a后剩余______________ mg。
化学动力学基础(一、二)习题
化学动力学基础(一、二)习题一、选择题:1、某反应的速率常数k=0.0462分-1,又知初始浓度为0.1mol.dm-3,则该反应的半衰期为:(A) 1/(6.93×10-2×0.12) (B) 15分(C) 30分(D) 1/(4.62×102×0.1)分答案:(B)2、某一级反应, 当反应物的浓度降为起始浓度的1%时,需要t1秒, 若将反应物的浓度提高一倍, 加快反应速率, 当反应物浓度降低为起始浓度的1%时, 需时为t2, 则:(A ) t1﹥t2(B) t1=t2(C) t1﹤t2(D) 不能确定二者关系答案:(B)3、某反应物反应掉7/8所需的时间恰好是它反应掉1/2所需时间的3倍, 则该反应的级数是:(A) 零级(B) 一级反应(C) 三级反应(D) 二级反应答案:(B )4、反应A→B(Ⅰ);A→D(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) 降低反应温度(C) 延长反应时间(D) 加入适当的催化剂答案:C5、由基元步骤构成的复杂反应:2A→2B+C A+C→2D,以C物质的浓度变化表示反应速率的速率方程(已知:-dC A/dt=K A1C A2-K A2C B2C c+K A3C A C C ) 则(A)dC c/dt=K A1C A2-K A2C B2C c+K A3C A C C(B)dC c/dt=1/2K A1C A2-1/2K A2C B2C c+1/2K A3C A C C(C)dC c/dt=2K A1C A2-2K A2C B2C c+2K A3C A C C(D)dC D/dt=-K A3C A C C答案:(B)6、反应Ⅰ, 反应物初始浓度C0’, 半衰期t1/2’, 速率常数K1,反应Ⅱ, 反应物初始浓度C0”, 半衰期t1/2”, 速率常数K2,K2/ K1=(3 t1/2’ C0’/2 t1/2” C0”2)则(A) Ⅰ为零级, Ⅱ为二级(B) Ⅰ为一级,Ⅱ为三级(C) Ⅰ为二级, Ⅱ为零级(D) Ⅰ为二级, Ⅱ为三级答案:(D)7、某反应, 以㏒(-dC/dt) 对㏒C作图得直线, 如果该反应为二级, 则直线的(A)截距=2 (B) 截距=0.3010(C) 斜率=2 (D) 截距/斜率=2答案:(C)8、微观可逆性原则不适用的反应是(A)H2+I2=2HI (B)Cl+Cl=Cl2(C)C12H22O11(蔗糖)+H2O=C6H12O6(葡萄糖)+ C6H12O6(果糖)(D)CH3COOC2H5+OH-=CH3COO-+C2H5OH答案:(A)9、理想气体双分子反应A+B→产物, 反应温度600K, 阈能95KJ.mol-1, 活化能97.5 KJ.mol-1, 其有效碰撞分数是(A)3.25×10-9 (B)5.36×10-9(C)0.606 (D)9.03×10-20答案:(B)10、一基元反应, 正反应的活化能是逆反应活化能的2倍, 反应时吸热120 KJ.mol-1, 正反应的活化能是(A) 120 KJ.mol-1 (B) 240 KJ.mol-1(C) 360 KJ.mol-1(D) 60 KJ.mol-1答案:(B)11、对自由基参加的反应A·+ BD→产物, 已知摩尔等压反应热为-90KJ.mol-1, B—D键能为210 KJ.mol-1, 则逆反应的活化能为:(A)105 KJ.mol-1 (B)153 KJ.mol-1(C)300 KJ.mol-1 (D)101.5 KJ.mol-1答案:(D)12、若两个相同类型的气相双分子反应的△H⊙值相等, 又在400k时,它们的活化熵之差△S1⊙-△S2⊙=10 J.mol-1,则两反应的速率常数之比为:(A) K1/K2=0.300 (B) K1/K2=0.997 (C) K1/K2=1.00 (D) K1/K2=3.33答案:(D)13、对反应A+B→C, 由下列数据C A0/mol.dm-3C B0/mol.dm-3 r0/ mol.dm-31.0 1.0 0.152.0 1.0 0.301.02.0 0.15则该反应的速率方程为:(A) r=K C B (B) r=K C A C B(C) r=K C A (D) r=K C A C B2答案:(C)14、理想气体反应A+B→(AB)→产物, E a与活化焓△H⊙的关系为:(A) E a=△H⊙+RT (B) E a=△H⊙+2RT(C) E a=△H⊙-RT (D) E a=△H⊙-2RT答案:(B)15、在对峙反应A+B→C+D中加入催化剂时, 那么(A) K1增大K-1增大K1/ K-1增大(B) K1增大K-1减小K1/ K-1增大(C) K1增大K-1增大K1/ K-1不变(D) K1增大K-1增大K1/ K-1减小答案:(C)16、已知25℃时, △f G m⊙(HCl,g)=-92.30 KJ.mol-1, 化学反应H2(g)+C l2(g)→2HCl(g)(25℃)在催化剂作用下, 可大大加快反应速率, 则反应的△r G m⊙(25℃)为:(A) -92.30 KJ.mol -1 (B) -184.6 KJ.mol -1(C) -228.4KJ.mol -1 (D) 不能确定答案:(B)17、作为载体, 以下那种说法是错误的(A) 提高催化剂的强度 (B) 可与催化剂生成稳定的化合物(C) 改善催化剂的热稳定性 (D) 改善催化剂的导热性答案:(B)18、 液相反应的简单机理如下:A+B →[AB]→生成物其中[AB]称为:(A) 中间产物 (B) 活化络合物 (C) 缔合体 (D) 遭遇对答案:(D)19、设某反应机理为:11(k k A B C -+快速平衡) 2k B+D E+F →(慢) 则其速率常数为:(A)K= K 2 (B) K= K 1 K 2/ K -1 (C) K= K 1 / K -1 (D) K= K 1 ﹒ K -1答案:(B)20、对光化反应,下列说法不正确的是:(A) 光化反应的各个基元步骤的速率都与光强度有关(B) 光化反应初级过程的量子效率必等于1(C) 光化反应的活化能来源于光能(D) 光化反应初级过程,1个光子活化1个原子或分子答案:(A )21、对于均相基元反应A=2B ,下列方程中不正确的是(A) -dC A /dt=KC A (B) dC B /dt=KC A (C) d §/Vdt=K A C A (D) 1/2(d §/Vdt=KC A 答案(B )22、关于催化剂的作用,下列说法中不正确的是(A) 催化剂能改变反应途径 (B) 催化剂能改变反应的速率(C) 催化剂能改变体系的始末态 (D) 催化剂能改变反应的活化能答案(C)23、若反应速率常数的量纲是:[浓度]·[时间]-1,则该反应是:(A)三级反应 (B)二级反应 (C) 一级反应 (D) 零级反应答案(D)24、对一级反应,反应物浓度C 与时间t 的关系是:(A) 以1/C 对t 作图为直线 (B) 以C 对t 作图为直线(C) 以㏑C 对t 作图为直线 (D) 以C 对1/t 作图为直线答案(C)25、对基元反应的以下说法中,不正确的是:(A) 只有基元反应才有反应分子数可言(B) 基元反应的活化能才有明确的物理意义(C) 基元反应是质量作用定律建立的基础(D) 从微观上考虑,基元反应一定是双分子反应答案(D)26、关于基元反应的过渡状态有下列说法(1) 过渡状态是反应途径上活化能的最高点(2) 过渡状态是势能面上能量最高的状态(3) 过渡状态是一个反应途径中反应物分子组能量最高的状态(4) 过渡状态就是活化络合物所处的状态其中正确的是:(A)(1) (2) (B)(3) (4) (C) (1) (3) (D)(2) (4)答案(C)27、验证某一反应机理是否正确,首先必需(A) 根据拟定机理导出的速率浓度关系与实验结果是否一致(B) 用仪器确认是否有自由基存在(C) 根据拟定的各基元反应活化能估算得到的总活化能与实验值相符(D) 确定中间产物的浓度答案(A)28、按碰撞理论,双分子反应的频率因子与(A) T成正比 (B) T 无关(C) T1/2成正比 (D) T3/2成正比答案(C)29、H2和O2反应可产生爆炸,其原因是:(A)H2和O2之比正好为2:1 (B) 直链反应速率快(C)反应热不能及时传递散走 (D) 支链反应速率快答案(D)30、若双分子反应A+B→C+D的速率方程为V=K[A]a[B]b,则一定有(A) a+b=2 (B) a+b﹤2 (C) a+b﹥2 (D) a+b﹤2或 a+b=2答案(D)二、问答题1、复杂反应的表观活化能一定等于组成复杂反应的各基元反应活化能代数和,这种说法对吗?为什么?2、微观可逆性原理只适用于基元反应,这种说法对吗?为什么?3、过渡状态理论的基本假设是什么?4、 H2和O2可产生爆炸,其原因是什么?5、碰撞数与温度、分子相对平动速度、与分子大小,与分子浓度的乘积成正比,这种说法对吗?为什么?6、从拟定的反应机理来确定速率与浓度的关系,可采用什么方法?7、对于双分子反应A+B→产物,阈能和Arrhenius活化能的关系为E c=E a+nRT,则n的值为多少?8、影响化学反应速率常数的因素有那些?9、哈柏法制氨过程的催化剂是什么?10、请写出一级反应,二级反应,三级反应的速率常数的量纲。
基础化学化学动力学基础答案
基础化学化学动力学基础答案【篇一:化学动力学基础习题目录】=txt>一判断题;二选择题;三填空题;四计算题一判断题1溶液中,反应物a在t1时的浓度为c1,t2时的浓度为c2,则可以由(c1-c2)/(t1-t2)计算反应速率,当△t→0时,则为平均速率。
(2反应速率系数k的量纲为1。
()3反应2a+2b→c,其速率方程式v=kc(a)[c(b)]2,则反应级数为3。
(4任何情况下,化学反应的反应速率在数值上等于反应速率系数。
()6反应速率系数k越大,反应速率必定越大。
()))) 7对零级反应来说,反应速率与反应物浓度无关。
(8所有反应的速率都随时间而改变。
()9反应aa(aq)+bb(aq)→gg(aq)的反应速率方程式为v=k[c(a)]a[c(b)]b,则此反应一定是一步完成的简单反应。
()11反应物浓度增大,反应速率必定增大。
()12对不同化学反应来说,活化能越大者,活化分子分数越多。
() 15通常升高同样温度,ea较大的反应速率增大倍数较多。
()16一般温度升高,化学反应速率加快。
如果活化能越大,则反应速率受温度的影响也越大。
()17催化剂只能改变反应的活化能,不能改变反应的热效应。
()二选择题1反应速率的质量作用定律只适用于()。
(a)实际上能够进行的反应;(b)一步完成的元反应;(c)化学方程式中反应物和生成物的化学计量数均为1的反应;(d)核反应和链反应。
2下列叙述中,正确的是()。
(a)复杂反应是由若干元反应组成的;(b)在反应速率方程式中,各物质浓度的指数等于反应方程式中各物质的计量数时,此反应必为元反应;(c)反应级数等于反应方程式中反应物的计量数之和;(d)反应速率等于反应物浓度的乘积。
4反应2a+2b→c,其速率方程式v=kc(a)[c(b)]2,则对a而言,反应级数为()。
(a)4;(b)3;(c)1;(d)2。
5反应a+b→c,其速率方程式v=k[c(a)]3/2[c(b)]2,则对a而言,反应级数和总反应级数分别为()。
高中化学化学动力学练习题及答案
高中化学化学动力学练习题及答案一、选择题1. 下面关于化学动力学的说法中,错误的是:A. 化学反应速率和反应物浓度之间存在关系B. 反应速率和温度之间存在关系C. 反应速率和反应物的组成之间存在关系D. 反应速率和催化剂有关2. 反应速率与以下哪个因素无关:A. 反应物浓度B. 温度C. 密度D. 催化剂3. 关于反应速率的单位,以下选项中正确的是:A. mol/LB. L/molC. mol/sD. mol/L/s4. 下面哪个化学方程式代表了一个一级反应:A. A → BB. 2A → BC. A + B → CD. A + B → C + D5. 在一个一级反应中,当反应物浓度从0.2M减少到0.1M,所需的时间为10分钟。
那么在反应物浓度从0.1M减少到0.05M,所需的时间大约为:A. 5分钟B. 10分钟C. 15分钟D. 20分钟二、填空题1. 反应速率与反应物浓度的关系可以用(反应速率与反应物浓度的幂函数)表示。
2. 反应速率与温度的关系可以用(阿伦尼乌斯方程)表示。
3. 在一个零级反应中,反应速率与(反应物浓度)无关。
4. 反应速率与催化剂的关系可以用(催化反应速率方程)表示。
5. 反应速率的单位可以用(物质浓度单位)/(时间单位)表示。
三、解答题1. 请解释化学反应速率的定义,并用公式表示出来。
2. 请解释反应级数的概念,并举例说明。
3. 对于一个一级反应,如果初始反应物浓度为0.2M时,所需的时间为20分钟,求当反应物浓度降至0.05M时,所需的时间。
4. 确定以下反应的速率方程式并判断其反应级数:N₂O₅(g) → 2NO₂(g) + 1/2O₂(g)5. 解释一下催化剂对反应速率的影响,并举例说明。
答案:一、选择题1. C2. C3. C4. B5. B二、填空题1. 反应速率与反应物浓度的关系可以用速率方程式表示。
2. 反应速率与温度的关系可以用阿伦尼乌斯方程表示。
3. 在一个零级反应中,反应速率与反应物浓度无关。
(完整版)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.0gBA 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 =。
第4章 化学热力学基本定律与函数(第一讲)
按组分分类: 单元体系:水-水蒸气 多元体系:Fe-Zn, 水-乙醇
按物相分类: 单相体系:溶液 多相体系:水-水蒸气
工科大学化学
2.热力学性质(thermodynamical properties) 用来描述体系的热力学状态的宏观(可测)性质。 这些性质也称为热力学变量(参量)。 (1)根据与物质的量的关系,可分为两类: 广度性质(extensive properties),又称为容量性 质(Capacity properties),它的数值与体系的物质的 量成正比,如体积、质量、熵等。这种性质有加和性。
凡是状态函数,一定具备上述特征。反之, 如果某个变量具有上述特征,那么这个变量就一 定是一个状态函数。
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5. 过程与途径
(1)体系状态的任何变化称过程(process)。 (2) 实现状态变化的具体步骤称为途径(path)。 根据过程有无相变及化学反应分:
简单状态变化过程:T,p,V变化 化学变化过程
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热力学(Thermodynamics)内容
热力学第一定律: 第一类永动机不可能,对过程能量转换进行计算。
热力学第二定律:
第二类永动机不可能,判断过程进行方向、限度
(化学平衡、相平衡)。
热力学第三定律: 解决化学平衡有关计算(规则)问题。
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热力学特点: 1)经验性(热力学第一定律、第二定律),但非常可靠。 2) 只研究物质变化过程中各宏观性质的关系, 不考虑微观结构,所有的结论具有统计性。 3)只研究物质变化过程的始态和终态,而不追 究变化过程中的中间细节(机理),也不研究变 化过程的速率和完成过程所需要的时间。 4) 局限性——肯定不足,否定有余。
化学动力学基础(一、二)习题
化学动力学基础(一、二)习题一、选择题:1、某反应的速率常数k=0.0462分-1,又知初始浓度为0.1mol.dm-3,则该反应的半衰期为:(A) 1/(6.93×10-2×0.12) (B) 15分(C) 30分(D) 1/(4.62×102×0.1)分答案:(B)2、某一级反应, 当反应物的浓度降为起始浓度的1%时,需要t1秒, 若将反应物的浓度提高一倍, 加快反应速率, 当反应物浓度降低为起始浓度的1%时, 需时为t2, 则:(A ) t1﹥t2(B) t1=t2(C) t1﹤t2(D) 不能确定二者关系答案:(B)3、某反应物反应掉7/8所需的时间恰好是它反应掉1/2所需时间的3倍, 则该反应的级数是:(A) 零级(B) 一级反应(C) 三级反应(D) 二级反应答案:(B )4、反应A→B(Ⅰ);A→D(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) 降低反应温度(C) 延长反应时间(D) 加入适当的催化剂答案:C5、由基元步骤构成的复杂反应:2A→2B+C A+C→2D,以C物质的浓度变化表示反应速率的速率方程(已知:-dC A/dt=K A1C A2-K A2C B2C c+K A3C A C C ) 则(A)dC c/dt=K A1C A2-K A2C B2C c+K A3C A C C(B)dC c/dt=1/2K A1C A2-1/2K A2C B2C c+1/2K A3C A C C(C)dC c/dt=2K A1C A2-2K A2C B2C c+2K A3C A C C(D)dC D/dt=-K A3C A C C答案:(B)6、反应Ⅰ, 反应物初始浓度C0’, 半衰期t1/2’, 速率常数K1,反应Ⅱ, 反应物初始浓度C0”, 半衰期t1/2”, 速率常数K2,K2/ K1=(3 t1/2’ C0’/2 t1/2” C0”2)则(A) Ⅰ为零级, Ⅱ为二级(B) Ⅰ为一级,Ⅱ为三级(C) Ⅰ为二级, Ⅱ为零级(D) Ⅰ为二级, Ⅱ为三级答案:(D)7、某反应, 以㏒(-dC/dt) 对㏒C作图得直线, 如果该反应为二级, 则直线的(A)截距=2 (B) 截距=0.3010(C) 斜率=2 (D) 截距/斜率=2答案:(C)8、微观可逆性原则不适用的反应是(A)H2+I2=2HI (B)Cl+Cl=Cl2(C)C12H22O11(蔗糖)+H2O=C6H12O6(葡萄糖)+ C6H12O6(果糖)(D)CH3COOC2H5+OH-=CH3COO-+C2H5OH答案:(A)9、理想气体双分子反应A+B→产物, 反应温度600K, 阈能95KJ.mol-1, 活化能97.5 KJ.mol-1, 其有效碰撞分数是(A)3.25×10-9 (B)5.36×10-9(C)0.606 (D)9.03×10-20答案:(B)10、一基元反应, 正反应的活化能是逆反应活化能的2倍, 反应时吸热120 KJ.mol-1, 正反应的活化能是(A) 120 KJ.mol-1 (B) 240 KJ.mol-1(C) 360 KJ.mol-1(D) 60 KJ.mol-1答案:(B)11、对自由基参加的反应A·+ BD→产物, 已知摩尔等压反应热为-90KJ.mol-1, B—D键能为210 KJ.mol-1, 则逆反应的活化能为:(A)105 KJ.mol-1 (B)153 KJ.mol-1(C)300 KJ.mol-1 (D)101.5 KJ.mol-1答案:(D)12、若两个相同类型的气相双分子反应的△H⊙值相等, 又在400k时,它们的活化熵之差△S1⊙-△S2⊙=10 J.mol-1,则两反应的速率常数之比为:(A) K1/K2=0.300 (B) K1/K2=0.997 (C) K1/K2=1.00 (D) K1/K2=3.33答案:(D)13、对反应A+B→C, 由下列数据C A0/mol.dm-3C B0/mol.dm-3 r0/ mol.dm-31.0 1.0 0.152.0 1.0 0.301.02.0 0.15则该反应的速率方程为:(A) r=K C B (B) r=K C A C B(C) r=K C A (D) r=K C A C B2答案:(C)14、理想气体反应A+B→(AB)→产物, E a与活化焓△H⊙的关系为:(A) E a=△H⊙+RT (B) E a=△H⊙+2RT(C) E a=△H⊙-RT (D) E a=△H⊙-2RT答案:(B)15、在对峙反应A+B→C+D中加入催化剂时, 那么(A) K1增大K-1增大K1/ K-1增大(B) K1增大K-1减小K1/ K-1增大(C) K1增大K-1增大K1/ K-1不变(D) K1增大K-1增大K1/ K-1减小答案:(C)16、已知25℃时, △f G m⊙(HCl,g)=-92.30 KJ.mol-1, 化学反应H2(g)+C l2(g)→2HCl(g)(25℃)在催化剂作用下, 可大大加快反应速率, 则反应的△r G m⊙(25℃)为:(A) -92.30 KJ.mol -1 (B) -184.6 KJ.mol -1(C) -228.4KJ.mol -1 (D) 不能确定答案:(B)17、作为载体, 以下那种说法是错误的(A) 提高催化剂的强度 (B) 可与催化剂生成稳定的化合物(C) 改善催化剂的热稳定性 (D) 改善催化剂的导热性答案:(B)18、 液相反应的简单机理如下:A+B →[AB]→生成物其中[AB]称为:(A) 中间产物 (B) 活化络合物 (C) 缔合体 (D) 遭遇对答案:(D)19、设某反应机理为:11(k k A B C -+快速平衡) 2k B+D E+F →(慢) 则其速率常数为:(A)K= K 2 (B) K= K 1 K 2/ K -1 (C) K= K 1 / K -1 (D) K= K 1 ﹒ K -1答案:(B)20、对光化反应,下列说法不正确的是:(A) 光化反应的各个基元步骤的速率都与光强度有关(B) 光化反应初级过程的量子效率必等于1(C) 光化反应的活化能来源于光能(D) 光化反应初级过程,1个光子活化1个原子或分子答案:(A )21、对于均相基元反应A=2B ,下列方程中不正确的是(A) -dC A /dt=KC A (B) dC B /dt=KC A (C) d §/Vdt=K A C A (D) 1/2(d §/Vdt=KC A 答案(B )22、关于催化剂的作用,下列说法中不正确的是(A) 催化剂能改变反应途径 (B) 催化剂能改变反应的速率(C) 催化剂能改变体系的始末态 (D) 催化剂能改变反应的活化能答案(C)23、若反应速率常数的量纲是:[浓度]·[时间]-1,则该反应是:(A)三级反应 (B)二级反应 (C) 一级反应 (D) 零级反应答案(D)24、对一级反应,反应物浓度C 与时间t 的关系是:(A) 以1/C 对t 作图为直线 (B) 以C 对t 作图为直线(C) 以㏑C 对t 作图为直线 (D) 以C 对1/t 作图为直线答案(C)25、对基元反应的以下说法中,不正确的是:(A) 只有基元反应才有反应分子数可言(B) 基元反应的活化能才有明确的物理意义(C) 基元反应是质量作用定律建立的基础(D) 从微观上考虑,基元反应一定是双分子反应答案(D)26、关于基元反应的过渡状态有下列说法(1) 过渡状态是反应途径上活化能的最高点(2) 过渡状态是势能面上能量最高的状态(3) 过渡状态是一个反应途径中反应物分子组能量最高的状态(4) 过渡状态就是活化络合物所处的状态其中正确的是:(A)(1) (2) (B)(3) (4) (C) (1) (3) (D)(2) (4)答案(C)27、验证某一反应机理是否正确,首先必需(A) 根据拟定机理导出的速率浓度关系与实验结果是否一致(B) 用仪器确认是否有自由基存在(C) 根据拟定的各基元反应活化能估算得到的总活化能与实验值相符(D) 确定中间产物的浓度答案(A)28、按碰撞理论,双分子反应的频率因子与(A) T成正比 (B) T 无关(C) T1/2成正比 (D) T3/2成正比答案(C)29、H2和O2反应可产生爆炸,其原因是:(A)H2和O2之比正好为2:1 (B) 直链反应速率快(C)反应热不能及时传递散走 (D) 支链反应速率快答案(D)30、若双分子反应A+B→C+D的速率方程为V=K[A]a[B]b,则一定有(A) a+b=2 (B) a+b﹤2 (C) a+b﹥2 (D) a+b﹤2或 a+b=2答案(D)二、问答题1、复杂反应的表观活化能一定等于组成复杂反应的各基元反应活化能代数和,这种说法对吗?为什么?2、微观可逆性原理只适用于基元反应,这种说法对吗?为什么?3、过渡状态理论的基本假设是什么?4、 H2和O2可产生爆炸,其原因是什么?5、碰撞数与温度、分子相对平动速度、与分子大小,与分子浓度的乘积成正比,这种说法对吗?为什么?6、从拟定的反应机理来确定速率与浓度的关系,可采用什么方法?7、对于双分子反应A+B→产物,阈能和Arrhenius活化能的关系为E c=E a+nRT,则n的值为多少?8、影响化学反应速率常数的因素有那些?9、哈柏法制氨过程的催化剂是什么?10、请写出一级反应,二级反应,三级反应的速率常数的量纲。
第4章-化学动力学基础-习题及全解答
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。
解:()1()1()22dc A dc B dc P r dt dt dt =-=-=2. 对反应A —→P ,当反应物反应掉43所需时间是它反应掉21所需时间的3倍,该反应是几级反应?请用计算式说明。
解: 设为a 初始浓度,x 为t 时刻的产物浓度对于零级反应0xt k =3412334122t t ==对于一级反应11lna t k a x =- 34121ln 31421ln112t t -==-对于二级反应 2111t k a x a ⎛⎫=- ⎪-⎝⎭341211314311112t t --==--或者:先假设此反应为二级反应,则有:1100002200012111131/4111111/23kt kt t C C C C kC kt kt t C C C C kC t t -=-==-=-=== 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2/1t 、22/1t 、32/1t 。
证:设为y 转化率对于一级反应211ln1t k y =-11ln 2t k = 当y=50%时122111ln 2ln 150%t t k k ===-当y=75%时1221112ln 2ln 2175%t t k k ===-当y=87.5%时 1221113ln 2ln 3187.5%t t k k ===-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 ,只有零级反应符合0a t k =即0ct k =,所以该反应是零级反应。
5. 某总反应速率常数k 与各基元反应速率常数的关系为k = k 2(k 1/2k 4)1/2,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?答: a E RTk Ae-=ln ln aE k A RT ∴=-(1)121242k k k k ⎛⎫= ⎪⎝⎭ 2141ln ln (ln ln 2ln )2k k k k ∴=+-- (2)214214214212142142142141ln ln ln ln 2ln 21111ln ln ln 2ln 222221111(ln ln ln 2ln )()22222111[ln (ln ln 2ln )](22a a a aa a a a a a a a E E E E A A A A RT RT RT RT E E E A A A RT RT RTE E E A A A RT RT RT A A A E E RT ⎡⎤⎛⎫⎛⎫-=-+----⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦=-+---+=+---+-=+---+41)2a E -121214241ln ln (ln ln 2ln )ln 22A A A A A A A ⎛⎫∴=+--= ⎪⎝⎭ 即121242A A A A ⎛⎫= ⎪⎝⎭ 2141122a a a a E E E E =+-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,活化能E 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,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)。
工科大学化学(物理化学)化学动力学部分习题及解答
17.实验测得 N2O5 在不同温度下的分解反应速率常数,试作图求 N2O5 分解反应的活化能。(答 案:103.68kJ·mol-1)
T/K 273.15 k/min 4.7×10-5
298.15 2.0×10-3
318.15 3.0×10-2
338.15
解:以 lnk 对 T -1 作图,可得一条直线 (如右图所示),其斜率=12470,
N2O5
NO2+ NO3 ,
NO2+ NO3
NO2 + O2 + NO (慢),
NO2+ NO3
NO + NO3
2NO2
N2O5 ,
(答案:
)
解: 总反应为:2N2O5 ? 4NO2+O2,
∵
,而:
解得:
,
∴
15.某反应的历程为 A ?D , D + C 在低压下是二级反应。
G,试证明该反应在高压下是一级反应,
解:(1)
(2) 根据
可求得:E1 = E-1= 44.36 kJ.mol-1
(3)
A ========= C + D
t = 0 101325
0
0
t = t 101325 -px
px
px
故:p 总= 101325+ px
故 Ea = 12470R =103.68 kJ·mol-1
3.0×10-1
18.乙酸乙酯与氢氧化钠皂化反应的速率常数在 282.55 K 时为 2.37(mol·L-1)-1·s-1;287.55 K 时增 至 6.024(mol·L-1)-1·s-1,求:(1)活化能 Ea 及频率因子 A;(2) 334.55 K 的反应速率常数;(3) 用以
动力学(全)
化学动力学基础练习题一 选择1 基元反应的分子数取值为( C )A 可以为 0、1、2、3B 只能是 1、2、3;C 可以是小于1的数值;D 可正、可负、可为0。
2 基元反应中反应级数与反应分子数的关系( D )A 反应级数与反应分子数一致B 反应级数大于反应分子数C 反应级数小于反应分子数D 反应级数小于或等于反应分子数3 对于一个化学反应,测得的浓度与时间成直线关系,则该反应为(B )A 一级反应B 零级反应C 二级反应D 不确定4 光化反应与黑暗反应的相同之处在于( A )A 反应都需要活化能B 温度系数小C 反应都向ΔG (恒温恒压,W ˊ=0时)减少的方向进行D 平衡常数可用通常的热力学函数计算5 按照光化当量定律(C )A 在整个光化过程中,一个光子只能活化一个原子或分子B 在光化反应的初级阶段,一个光子活化1moL 原子或分子C 在光化反应的初级阶段,一个光子活化一个原子或分子D 在光化反应的初级阶段,一个爱因斯坦的能量活化一个原子或分子6 对于复杂反应,一下说法中不正确的是( AC )A 复杂反应无反应级数而言B 复杂反应至少包括两个基元步骤C 复杂反应的级数不会是正整数D 反应级数为分数的反应一定是复杂反应 7 放射性元素P b 201的半衰期为8小时,1克放射性P b 20124小时后还剩下( D )A 1/2 gB 1/3 gC 1/4 gD 1/8 g8 两个H ·与M 粒子同时相碰撞,发生下列反应H ·+H ·+M →H 2 (g) + M 此反应的活化能E a 是(B )A 大于零B 等于零C 小于零D 不能确定9 对于1100m U kJ mol -∆=⋅的某吸热反应,其逆反应的活化能符合下列哪种情况( C )A 一定小于100kJ/moL C 可能小于100kJ/moL ,也可能大于100kJ/moLB 一定大于100kJ/moL D 一定大于正反应的活化能10 某反应的速率常数K =4.62×10-2min -1,初始浓度为0.1moL/dm 3,则该反应的半衰期t 1/2为( B )A 221min 6.93100.1-⨯⨯B 15 minC 30 minD 21min 4.62100.1⨯⨯ 11 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1.0 moL/dm 3变到0.5moL/dm 3所需的时间是(B )A 0.2minB 0.1minC 1min12 基元反应:H + Cl 2 → HCl + Cl 的反应分子数是(B )A 单分子反应B 双分子反应 D 四分子反应13 某反应速率常数与各基元反应速率常数的关系为121242k k k k ⎛⎫= ⎪⎝⎭,则该反应的表观活化能与各基元反应活化能的关系是( B )A 21412a E E E E =+-B ()21412a E E E E =+-C ()122142a E E E E =+- 14 一反应,如果起始浓度减少一半,半衰期缩短一半,则反应级数为(C )A 1B 2C 0D 1.515 平行反应:A (g)已知反应①的活化能E a1=80KJ mol -1 ,反应②活化能E a2=40KJ mol -1,为有利于产物B (g)的生成,应当采用( B )的方法。
(完整版)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.0gBA 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 =。
化学动力学基础(习题课)20121212
k
298K
ln 2
H t1/
2
ln 2 0.01moldm3 1.0h
69.3
mol dm 3
h1
k
308K
ln 2
H t1/
2
ln 2 0.01moldm3
0.5h
138.6
mol dm 3
(3)
ln
k (308K) k (298K)
解:
k1
1 t
ln
1
1
y
1 1h
ln
1
1 0.75
ln
4h1
当 t=2h 时
ln4=
1 2
ln
1
1
y
1-y = 6.25%
(2)运用 a=b 的二级反应公式
k2
1 ta
1
y
y
1 1h
a
0.75 1 0.75
3 h1 a
当 t=2h 时
3 a
1 2a
1
y
k2[H2
](
k1 k5
)
1 2
[Br2
1
]2
k3[Br2 ] k4[HBr]
(6)代入(4),得:
d[HBr] dt
2k2k3
(
k1 k5
)
1 2
[Br2
3
]2
k3[Br2 ] k4[HBr]
(7)式分子、分母消去 k3[Br2 ] ;
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.0gBA 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 =。
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第四章 化学动力学基础1. 某基元反应A+2B −→−k2P ,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。
解:()1()1()22dc A dc B dc P r dt dt dt =-=-=2. 对反应A —→P ,当反应物反应掉43所需时间是它反应掉21所需时间的3倍,该反应是几级反应?请用计算式说明。
解: 设为a 初始浓度,x 为t 时刻的产物浓度对于零级反应0xt k =3412334122t t ==对于一级反应11lna t k a x =- 34121ln 31421ln112t t -==-对于二级反应2111t k a x a ⎛⎫=- ⎪-⎝⎭341211314311112t t --==--或者:先假设此反应为二级反应,则有:1100002200012111131/4111111/23kt kt t C C C C kC kt kt t C C C C kC t t-=-==-=-===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2/1t 、22/1t 、32/1t 。
证:设为y 转化率对于一级反应 211ln1t k y=-121ln 2t k =当y=50%时122111ln 2ln 150%t t k k ===-当y=75%时1221112ln 2ln 2175%t t k k ===-当y=87.5%时 1221113ln 2ln 3187.5%t t k k ===-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 ,只有零级反应符合0a t k =即0ct k =,所以该反应是零级反应。
5. 某总反应速率常数k 与各基元反应速率常数的关系为k = k 2(k 1/2k 4)1/2,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?答: Q a E RTk Ae-=ln ln aE k A RT ∴=-(1)121242Q k k k k ⎛⎫= ⎪⎝⎭ 2141ln ln (ln ln 2ln )2k k k k ∴=+-- (2)214214214212142142142141ln ln ln ln 2ln 21111ln ln ln 2ln 222221111(ln ln ln 2ln )()22222111[ln (ln ln 2ln )](22a a a aa a a a a a a a E E E E A A A A RT RT RT RT E E E A A A RT RT RTE E E A A A RT RT RT A A A E E RT ⎡⎤⎛⎫⎛⎫-=-+----⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦=-+---+=+---+-=+---+41)2a E -121214241ln ln (ln ln 2ln )ln 22A A A A A A A ⎛⎫∴=+--= ⎪⎝⎭ 即 121242Q A A A A ⎛⎫= ⎪⎝⎭ 2141122a a a a E E E E =+-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,活化能E 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,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)。
解:exp Q a E k A RT ⎛⎫=- ⎪⎝⎭ exp a E k A RT ⎛⎫' ⎪'=- ⎪⎝⎭3111exp (190136)10exp exp 4457.88.314773exp a a a a E A RT E E k J mol E k RT J K mol K A RT ----⎛⎫' ⎪- ⎪''⎡⎤--⨯⎝⎭∴====⎢⎥⨯⎛⎫⎣⎦- ⎪⎝⎭答:在773K 时,加入I2(g )后反应速率常数k '是原来k 值的4457.8倍。
7. 根据范霍夫规则,TT k k10+ = 2~4,在289~308K ,服从此规则的化学反应之活化能E a 的范围为多少?解:设289和308K 时的反应速率分别为k1和k2102~4Q T T kk += ∵2≤21k k ≤4211211ln Q a E k k R T T ⎛⎫=- ⎪⎝⎭212121ln a kRTT k E T T =- 118.314298308ln 210J K mol K K K --⨯⨯⨯≤Ea ≤118.314298308ln 410J K mol K K K --⨯⨯⨯∴ 52.89kJ ≤E a ≤105.79kJ答:化学反应之活化能E a 的范围是52.89kJ ~105.79kJ 。
8. 某气相反应的速率表示式分别用浓度和压力表示时为:r c = k c [A]n和r p = k p n A p ,试求和k c 与k p 之间的关系,设气体为理想气体。
证:气相反应aA →p 的速率表示式分别用浓度和压力表示时为1()()n c c dc A r k c A a dt =-= (1) 1nA p p Adp r k p a dt =-=(2)若将所有气体看作理想气体时有()Ap c A RT =(3) ()1A dc A dp dtRT dt =(4) 将(3)(4)式代入(1)式1()1nA A c dc A dp p k a dt aRT dt RT ⎛⎫-=-= ⎪⎝⎭ 11()n n n A c A p A dp k RT p k p a dt --==1()np c k k RT -∴= 证毕。
或者:1()12123(2):(1)()()n nn P p A P A nC c A PP C Cnc A n n nP A c AnPdp k p k c RT dtp d dc dp RT k c dt dt RTdtRT RTdp k RTc dt k c RT k RTc k RT νννννν-=-===-=-=-=÷==-===()()()():()由(4)与比较:9. 基元反应,2A (g )+B (g )==E (g ),将2mol 的A 与1mol 的B 放入1升容器中混合并反应,那么反应物消耗一半时的反应速率与反应起始速率间的比值是多少?解:基元反应,2A (g )+B (g )==E (g )的反应速率r 0=kc (a )2c (B )起始速率 22000()()214r kc A c B k k ==⨯⨯=消耗一半时的反应速率2220011111()()()()222222r kc A c B k c A c B k k⎛⎫⎛⎫'===⨯⨯⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 011248k r r k '==答:反应物消耗一半时的反应速率与反应起始速率间的比值是1/8。
10. 设反应的半衰期为2/1t ,反应3/4衰期为4/3t ,试证明:对于一级反应2/14/3/t t = 2 ;对于二级反应2/14/3/t t = 3 ,并讨论反应掉99%所需时间99.0t 与2/1t 之比又为多少。
证: 对于一级反应11lna t k a x =-34121ln 31421ln112t t -==-反应掉99%所需时间0.9911111111ln ln ln100110.99t k y k k ===--0.9912ln100 4.60526.6439ln 20.6391t t ===对于二级反应 2111t k a x a ⎛⎫=- ⎪-⎝⎭341211314311112t t --==--0.99221119910.991t k k ⎛⎫=-=⎪-⎝⎭1/222111111/21t k k ⎛⎫=-=⎪-⎝⎭0.99212299/991/t k t k == 证毕。
11. 基元反应A —→P 的半衰期为69.3s ,要使80% 的A 反应生成P ,所需的时间是多少?解:一级反应1112ln 20.6930.0169.3k s t s-===111111ln ln 160.910.0110.8t s k y s -===--答:所需的时间是160.9s 。
12. 某反应的反应物消耗掉1/2所需的时间是10min ,反应物消耗掉7/8 所需的时间是30min ,则该反应是几级。
解:先假设是一级反应112ln 2ln 210mink t ==11110min 110min ln ln ln830min71ln 2ln 218t k y ====--或者:01110222121ln 2ln ln 1/21ln83ln 2lnln 1/8101303c kt t c k c kt t c k kt t =========或者先假设是一级反应:第一次反应物消耗掉1/2所需的时间是10min ,余下1/2 第二次反应物消耗掉1/2所需的时间是10min ,余下1/4 第三次反应物消耗掉1/2所需的时间是10min ,余下1/8 即:3T 1=3T 3 符合题意 答:该反应是一级反应。
13. 某一级反应,在298K 及308K 时的速率系数分别为3.19×10-4 s -1和 9.86×10-4 s -1。
试根据阿伦尼乌斯定律计算该反应的活化能和指前系数。
解:已知 T 1=298K T 2=308K k 1=3.19×10-4 s -1 k 2=9.86×10-4 s -1根据211211lna E k k R T T ⎛⎫=- ⎪⎝⎭4141119.681011ln 3.19108.314298308a E s s J mol K K K ------⨯⎛⎫=- ⎪⨯⎝⎭E a =86.14kJ mol-1又根据exp a E k A RT ⎛⎫=- ⎪⎝⎭ 1141111186.14exp 3.1910exp 4.01108.314298a E kJ mol K A k s RT J mol K K ------⎛⎫⎛⎫==⨯=⨯ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭答:该反应的活化能为86.14kJ mol -1,指前系数为4.01×1011s -1。
14. 乙烯转化反应C 2H 4 —→ C 2H 2 + H 2 为一级反应。
在1073K 时,要使50%的乙烯分解,需要10h 。