大学 无机化学 练习题 全国高校 (7)

第 4 章

化学反应速率与反应动力学的初步概念

一、 基本要求

1． 初步了解化学反应速率、速率方程、碰撞理论、过渡状态理论和活化能的概念；

2．理解并会用浓度、温度、催化剂诸因素解释其对化学反应速率的影响；

3．初步掌握阿仑尼乌斯公式的应用，会用其求算指定反应活化能及某温度下的反应速

率；

4．理解反应分子数和反应级数的概念，会进行有关基元反应的简单计算；

5．初步掌握零级、一级和二级反应的特征。

二、 要点

1．反应速率

单位时间内反应物或生成物浓度改变量的正值。又有平均速率和瞬时速率之分。

2．碰撞理论

1918年Lewis 运用气体分子运动论的成果提出的一种反应速率理论。它假设：

① 原子、分子或离子只有相互碰撞才能发生反应，即碰撞是反应的先决条件；

② 只有少部分碰撞能导致化学反应，大多数反应物微粒碰撞后发生反弹而与

化学反应无缘。

3．有效碰撞

能导致化学反应发生的碰撞，反之则为无效碰撞。

4．活化能

对于基元反应，活化分子的平均能量与反应物分子平均能量之差，常用E a 表示；对

于复杂反应，E a 的直接物理意义就会含糊了，因此，由实验求得的E a 也叫作“表现

活化能”。

5．过渡状态理论

20世纪30年代，在量子力学和统计力学发展基础上，由Eyring 等人提出的另一种

反应速率理论。它认为反应物并不只是通过简单碰撞就能变成生成物，而是要经过

一个中间过渡状态，即反应物分子首先形成活化络合物，通常它是一种短暂的高能

态的“过渡区物种”，既能与原来的反应物建立热力学的平衡，又能进一步解离变为

产物。

6．基元反应

亦称为简单反应或元反应。 指反应物分子在有效碰撞中一步直接转化为产物的反

应。

7．复杂反应

亦称非基元反应。即由两个或多个基元反应步骤完成的反应。

8．速率方程

化学反应速率υ同反应物、产物浓度c 的函数关系式

υ = f (c A 、c B …)

经验表明，不少反应其速率方程具有

g B f A υc kc ⋅=

的形式，其中k 、f 、g 在一定条件下，对给定反应是确定的常数。基元反应的速率

方程可由“质量作用定律”导出，复杂反应的速率方程只能由实验来确定。

9．速率常数

上述速率方程式中的比例常数k 。对不同的反应，k 的数值各异，对指定的反应，k

是与浓度无关而与反应温度和催化剂等因素有关的数值。k 在数值上等于各浓度均

为1个单位时的反应速率，因此有时也称k 为“比速率”。k 是有单位的量：

n 1g B f A 11)L (mol )

S L (mol ---⋅⋅⋅⋅= c c υk

10．质量作用定律

19世纪中期由Guldberg 和Waage 提出，指基元反应中反应物浓度对反应速率影响

的定量关系“基元反应的速率与反应物以系数为方次的浓度项乘积成正比”，即可

依此定律方便地写出基元反应的速率方程式。

11．反应级数

上述速率方程式中浓度项的指数f 、g 等称为参加反应的各组分A 、B 、……的级数，

反应式总的反应级数(n )则是A 和B 的级数之和，即

n = f + g + ……

当n = 0时称为零级反应，n = 1时称为一级反应、n = 2时称为二级反应n

不一定都是正整数，它可以是分数，也可以是负数。

12．阿累尼乌斯经验公式

1889年，Arrhenius 由实验数据总结出速率常数k 与反应温度T (K )的关系式：

B RT E k +-

=a ln 或 RT E a

-=e A k

式中，A 为常数，称为指前因子，B 为另一常数。

13．均相反应和多相反应

前者指反应物处在同一相(气相或液相)中的反应，后者指不同相中的反应。

14．催化剂和催化作用

催化剂是一种能改变反应速率，但不改变化学反应的平衡位置，而且在反应结束时，

其本身的质量和组成都不发生变化的物质。催化剂在化学反应中的这种作用称为催

化作用。通常把能加快反应速率的催化剂称为正催化剂，而把减慢反应速率的负催

化剂称为阻化剂或抑制剂。

15．反应分子数

指基元反应中发生反应所必需的分子(原子或离子)的数目。

16．化学反应机理

描述化学反应实际进行的历程，或者说反应是由哪些基元反应组成的。

三、 学生自测练习题

1． 是非题（判断下列各项叙述是否正确，对的在括号中填“√”，错的填“×”）

1．1 反应A+B →C 为放热反应，达平衡后，如果升高体系的温度，则生成C 的产

量减少，反应速率减慢。 （ ）

1．2 升高温度，使吸热反应的反应速率增大，放热反应的反应速率减小。 （ ）

1．3 任何可逆反应，在一定温度下，不论参加反应的物质浓度如何不同，反

应到达到平衡时，各物质的平衡浓度都相同。 （ ）

1．4 对于所有的零级反应来说，反应速率常数均为零。 （ ）

1．5 反应的活化能越大，反应速率越大；反应的活化能减小，反应速率常数也

随之减小。 （ ）

1．6 升高温度，反应速率加快的原因是由于反应物活化分子的百分数增加的缘

故。 （ ）

1．7 某可逆反应，θm r ΔH < 0，当温度升高时，正反应速率常数增大的倍数比逆

反应速率增大的倍数小。 （ ）

1．8 反应级数和反应分子数是同一个概念。 （ ）

1．9 反应速率常数的大小即反应速率的大小。 （ ）

1．10 在反应历程中，定速步骤是反应最慢的一步。 （ ）

1．11 由反应速率常数的单位可以知道该反应的反应级数。 （ ）

1．12 重水是核工业中最常用的中子减速剂，重氧水是研究化学反应特别是水解

反应的机理的示踪物。 （ ）

1．13 在化学反应体系中加入催化剂将增加平衡时产物的浓度。 （ ）

1．14 将过氧化氧装在棕色瓶中，加入一些焦磷酸钠，并将其放在阴凉处，即可

防止过氧化氢的分解。 （ ）

1．15 对于A + 3B = 2C 的反应，在同一时刻，用不同的反应物或产物（A 或B 或C ） 的浓度变化来表示该反应的反应速率时，其数值是不同的。但对于A + B = C 这类反应，在同一时刻用不同的反应物或产物的浓度变化来表示反应速

率，其数值是相同的。 （ ）

2．选择题（选择正确答案的题号填入）

2．1 某化学反应的速率常数的单位是mol·dm -3·s -1时，则该化学反应的级数是

（ ）

a. 3/2

b. 1

c. 1/2

d. 0

2．2 对反应2X+3Y →2Z ，下列速率表达式正确的是 （ ） a.

t c t c 2d (Y)3d d (X)d = b. t c t c 3d (X)2d d (Z)d = c. t c t c 3d (Y)2d d (Z)d = d. t

c t c 2

d (X)3d d (Y)d = 2．3 对于一个给定条件下的反应，随着反应的进行 （ ） a. 速率常数k 变小 b. 平衡常数K 变大

c. 正反应速率降低

d. 逆反应速率降低

2．4 某基元反应2A + B = C + D ，若其反应速率表示式可以是：

（1）d (c )/dt = k 1c 2 (A)c (B)，或

（2）-d c (A)/dt = k 2 c 2(A)c (B)，或

（3）加催化剂后d c (C )/dt = k 3 c 2 (A) c (B)

则这些速率常数k 之间的关系是 （ ） a. k 1 = k 2 = k 3 b. k 1 ≠ k 2 ≠k 3

c. k 1 = k 2 ≠k 3

d. k 1 = k 3 ≠ k 2

2．5 反应2O 2→3O 2其速率方程式若为d (O 3) / dt = k (O 3)2 (O 2)-1或

d (O 2)/dt = k ＇(O 3)2(O 2)-1，则速率常数和k ＇的关系是 （ ）

a. 2 k = 3l k

b. k = l k

c. 3 k = 2 l k

d. –1/2 k = 1/3 l k