物理化学第十一章课后答案完整版
物理化学中国石油大学课后习题答案第11章
π
d
2 AB
L2
8RT πμ
[A][B]
( ) = 3.14× 2.93×10−10 2
( ) × 6.022×1023 2 ×
8×8.314× 300 3.14×1.897 ×10−3
× 31.25× 49.60m−3 ⋅ s−1
= 2.77 ×1035 m−3 ⋅ s−1
2.某双原子分子分解反应的阙能为 83.68kJ ⋅ mol-1 ，试分别计算 300K 及 500K 时，具有足
[A] = WA MA
V
=
⎛ ⎜ ⎝
1.0 ×10−3 32.00×10−3 ×1×10−3
⎞ ⎟
mol
⋅
m-3
⎠
= 31.25mol ⋅ m-3
[B] = WB MB
V
=
⎛ ⎜ ⎝
0.1×10−3 2.016 ×10−3 ×1×10−3
⎞ ⎟
mol
⋅
m-3
⎠
=
49.60mol ⋅ m-3
Z AB
=
物理化学习题解答
第十一章 化学动力学基础(二)
1．将1.0g 氧气和 0.1g 氢气于 300K 时在1dm3 的容器内混合，试计算每秒钟、每单位体
积内分子的碰撞总数为若干?设 O2 和 H2 为硬球分子，其直径为 0.339 和 0.247nm 。
解：设 O2 和 H2 分别为 A 和 B ，则
dAB
=
dA
+ dB 2
=
⎡(0.339 + 0.247)×10−9
⎢ ⎣
2
⎤ ⎥m ⎦
=
2.93×10−10 m
μ = MAMB MA + MB
《物理化学》高等教育出版(第五版)第十一章电 极 极 化
第十一章电 极 极 化一、判断题：1．用Pt 电极电解CuCl 2水溶液，阳极上放出Cl 2 。
2．电化学中用电流密度i 来表示电极反应速率。
3．分解电压就是能够使电解质在两极上持续不断进行分解所需要的最小外加电压。
4．凡是可以阻止局部电池放电，降低腐蚀电流的因素都能使腐蚀加剧。
5．测量阳极过电位用恒电流法。
6．恒电流法采用三电极体系。
7．交换电流密度越大的电极，可逆性越好。
8．用Pt 电极电解CuSO 4水溶液时，溶液的pH 值升高。
9．极化和过电位是同一个概念。
10．双电层方程式不适用有特性吸附的体系。
11．实际电解时，在阴极上首先发生还原作用的是按能斯特方程计算的还原电势最大者。
二、单选题：1．298K ，p ө下，试图电解HCl 溶液(a = 1)制备H 2和Cl 2，若以Pt 作电极，当电极上 有气泡产生时，外加电压与电极电位关系：(A) V (外) = φө(Cl 2/Cl －) -φө(H +/H 2) ；(B) V (外) > φө(Cl 2/Cl －) -φө(H +/H 2) ；(C) V (外)≥φ(Cl 2,析) -φ(H 2,析) ；(D) V (外)≥φ(Cl 2/Cl －) -φ(H +/H 2) 。
2．25℃时，用Pt 作电极电解a (H +) = 1的H 2SO 4溶液，当i = 52 × 10－4A·cm －2时，2H η= 0，2O η= 0.487V . 已知 φө(O 2/H 2O) = 1.229V ，那么分解电压是： (A) 0.742 V ；(B) 1.315 V ； (C) 1.216 V ； (D) 1.716 V 。
3．下列两图的四条极化曲线中分别代表原电池的阴极极化曲线和电解池的阳极极化曲线的是：(A) 1、4；(B) 1、3；(C) 2、3；(D) 2、4。
4．已知反应H 2(g) + ½O 2(g)－→H 2O(l) 的m r G ∆= -237.19 kJ·mol －1，则在25℃时极稀硫酸的分解电压(V)为：(A) V ＝2.458 ； (B) V ＝1.229 ；(C) V > 2.458 ； (D) V > 1.229 。
物理化学课后下册部分习题答案
第十一章化学动力学1. 反应为一级气相反应，320 ºC时。
问在320 ºC加热90 min的分解分数为若干解：根据一级反应速率方程的积分式答：的分解分数为%2. 某一级反应的半衰期为10 min。
求1h后剩余A的分数。
解：同上题，答：还剩余A %。
3．某一级反应，反应进行10 min后，反应物反应掉30%。
问反应掉50%需多少时间解：根据一级反应速率方程的积分式答：反应掉50%需时 min。
4． 25 ºC时，酸催化蔗糖转化反应的动力学数据如下（蔗糖的初始浓度c0为mol·dm-3,时刻t的浓度为c）解：数据标为拟合公式蔗糖转化95%需时5. N -氯代乙酰苯胺异构化为乙酰对氯苯胺为一级反应。
反应进程由加KI溶液，并用标准硫代硫酸钠溶液滴定游离碘来测定。
KI只与A反应。
数据如下：解：反应方程如下根据反应式，N -氯代乙酰苯胺的物质的量应为所消耗硫代硫酸钠的物质的量的二分之一，。
6．对于一级反应，使证明转化率达到%所需时间为转化率达到50%所需时间的3倍。
对于二级反应又应为多少解：转化率定义为，对于一级反应，对于二级反应，7．偶氮甲烷分解反应为一级反应。
287 ºC时，一密闭容器中初始压力为 kPa，1000 s后总压为 kPa，求。
解：设在t时刻的分压为p，1000 s后，对密闭容器中的气相反应，可以用分压表示组成：8．硝基乙酸在酸性溶液中的分解反应为一级反应。
25 ºC， kPa下，于不同时间测定放出的CO2(g)的体积如下解：设放出的CO2(g)可看作理想气体，硝基乙酸的初始量由时放出的CO2(g)算出：在时刻t, 硝基乙酸的量为，列表得到。
9．某一级反应，初始速率为，1 h后速率为。
求和初始浓度。
解：一级反应的速率方程10．现在的天然铀矿中。
已知的蜕变反应的速率常数为，的蜕变反应的速率常数为。
问在20亿年()前，等于多少(a是时间单位年的符号。
物理化学课后下册部分习题答案
第十一章化学动力学1. 反应为一级气相反应，320 oC时。
问在320 oC加热90 min的分解分数为若干解：根据一级反应速率方程的积分式答：的分解分数为%2. 某一级反应的半衰期为10 min。
求1h后剩余A的分数。
解：同上题，答：还剩余A %。
3．某一级反应，反应进行10 min后，反应物反应掉30%。
问反应掉50%需多少时间解：根据一级反应速率方程的积分式答：反应掉50%需时min。
4．25 oC时，酸催化蔗糖转化反应的动力学数据如下（蔗糖的初始浓度c0为mol·dm-3,时刻t的浓度为c）0306090130180使用作图法证明此反应为一级反应。
求算速率常数及半衰期；问蔗糖转化95%需时若干解：数据标为0306090130180利用Powell-plot method判断该反应为一级反应，拟合公式蔗糖转化95%需时5. N -氯代乙酰苯胺异构化为乙酰对氯苯胺为一级反应。
反应进程由加KI溶液，并用标准硫代硫酸钠溶液滴定游离碘来测定。
KI只与A反应。
数据如下：0123468计算速率常数，以表示之。
解：反应方程如下根据反应式，N -氯代乙酰苯胺的物质的量应为所消耗硫代硫酸钠的物质的量的二分之一，0123468作图。
6．对于一级反应，使证明转化率达到%所需时间为转化率达到50%所需时间的3倍。
对于二级反应又应为多少解：转化率定义为，对于一级反应，对于二级反应，7．偶氮甲烷分解反应为一级反应。
287 oC时，一密闭容器中初始压力为kPa，1000 s后总压为kPa，求。
解：设在t时刻的分压为p，1000 s后，对密闭容器中的气相反应，可以用分压表示组成：8．硝基乙酸在酸性溶液中的分解反应为一级反应。
25 oC，kPa下，于不同时间测定放出的CO2(g)的体积如下反应不是从开始的。
求速率常数。
解：设放出的CO2(g)可看作理想气体，硝基乙酸的初始量由时放出的CO2(g)算出：在时刻t, 硝基乙酸的量为，列表1作图，由于反应不是从开始，用公式拟合得到。
物理化学第十一章化学动力学课件解答
nY nZ
10
对于恒温、恒容气相反应，v 和 vB 也可以分压为基础用相似的 方式来定义：
以及 同样有
vp
=
1 nB
dp B dt
量纲为压力·时间－1
vp,A = -
dp B , dt
vp,Z =
dp Z dt
vp
=
1 nA
?dp A dt
1 ?dp B nB dt
鬃? 1 ?dp Y nY dt
2dt
2dt
dt dt
(C ) d[NO2 ] d[NO] d[O2 ]
dt
dt
dt
(D) d[NO2 ] d[NO] d[O2 ] d
2dt
2dt
dt Vdt
解：根据速率表达式首先排除(A), (C )。d /dt= dni /i dt, 所以(B)也不对，正确答案应是(D)。
def
v==
x&=
1 dn B
V nBV dt
单位： mol 鬃m- 3 s- 1
8
特点：① 与反应组分 B 的选取无关，但与计量式写法有关；② 强度量。
恒容反应 (V 为常数)：
v=
1 nB
d dt
骣 琪 琪 ènVB
= ø
1 nB
dc B dt
B 反应式中物质B的计量系数；r 的量纲: 浓度·时间－1
③ 手性化合物参与的反应，测量系统的旋光度；
④ 有离子参与的反应，测量反应系统的电导或电导率；
⑤ 对产物或反应物在紫外、可见光范围有吸收的反应，测 量其吸光率等。
23
§11.2 速率方程的积分形式
只考虑速率方程具有
v
物理化学 天津大学第四版 课后答案 第十一章 化学动力学
-0.1052 -0.2159 -0.3235 -0.4648 -0.6283
利用 Powell-plot method 判断该反应为一级反应，
课 后 答 案 网
拟合公式
蔗糖转化 95%需时
5. N -氯代乙酰苯胺
异构化为乙酰对氯苯胺
为一级反应。反应进程由加 KI 溶液，并用标准硫代硫酸 钠溶液滴定游离碘来测定。KI 只与 A 反应。数据如下：
略
20，21 略
22． NO 与 进行如下反应：
在一定温度下，某密闭容器中等摩尔比的 NO 与 混合物在不同初压下的半 衰期如下：
50.0 45.4 38.4 32.4 26.9
95
102
140
176
224
课 后 答 案 网
求反应的总级数。
解：在题设条件下，
，速率方程可写作
课 后 答 案 网
解：同上题，
，处理数据如下
120
180
240
330
530
600
32.95 51.75 48.8 58.05 69.0 70.35
拟合求得
。
15． 某气相反应 求。
为二级反应，在恒温恒容下的总压 p 数据如下。
0 41.330
100 34.397
200 31.197
和 B 的饱和蒸气压分别为 10 kPa 和 2 kPa，问 25 ºC 时 0.5 mol A 转化为产物 需多长时间？
解：在（1）的情况下，
，速率方程化为
在（2）的情况下，假设 A 和 B 的固体足够多，则在反应过程中气相中 A 和 B 的 浓度不变，既反应速率不变，因此
29． 反应 率常数为
在开始阶段约为 级反应。910 K 时速 ，若乙烷促使压力为（1）13.332 kPa，（ 2）39.996
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第十一章化学动力学1.反应为一级气相反应，320 ºC时。
问在320 ºC加热90 min的分解分数为若干？解：根据一级反应速率方程的积分式答：的分解分数为11.2%2.某一级反应的半衰期为10 min。
求1h后剩余A的分数。
解：同上题，答：还剩余A 1.56%。
3．某一级反应，反应进行10 min后，反应物反应掉30%。
问反应掉50%需多少时间？解：根据一级反应速率方程的积分式答：反应掉50%需时19.4 min。
4． 25 ºC时，酸催化蔗糖转化反应的动力学数据如下（蔗糖的初始浓度c0为1.0023 mol·dm-3,时刻t的浓度为c）030609013018000.10010.19460.27700.37260.4676使用作图法证明此反应为一级反应。
求算速率常数及半衰期；问蔗糖转化95%需时若干？解：数据标为0 30 60 90 130 1801.0023 0.9022 0.8077 0.7253 0.6297 0.53470 -0.1052 -0.2159-0.3235-0.4648-0.6283利用Powell-plot method判断该反应为一级反应，拟合公式蔗糖转化95%需时5. N -氯代乙酰苯胺异构化为乙酰对氯苯胺为一级反应。
反应进程由加KI溶液，并用标准硫代硫酸钠溶液滴定游离碘来测定。
KI只与A反应。
数据如下：0 1 2 3 4 6 849.3 35.6 25.75 18.5 14.0 7.3 4.6 计算速率常数，以表示之。
解：反应方程如下根据反应式，N -氯代乙酰苯胺的物质的量应为所消耗硫代硫酸钠的物质的量的二分之一，0 1 2 34.930 3.560 2.575 1.8500 -0.3256 -0.6495 -0.980作图。
6．对于一级反应，使证明转化率达到87.5%所需时间为转化率达到50%所需时间的3倍。
对于二级反应又应为多少？解：转化率定义为，对于一级反应，对于二级反应，7．偶氮甲烷分解反应为一级反应。
287 ºC时，一密闭容器中初始压力为21.332 kPa，1000 s后总压为22.732 kPa，求。
解：设在t时刻的分压为p，1000 s后，对密闭容器中的气相反应，可以用分压表示组成：8．硝基乙酸在酸性溶液中的分解反应为一级反应。
25 ºC，101.3 kPa下，于不同时间测定放出的CO2(g)的体积如下2.283.92 5.928.4211.9217.47∞4.098.0512.0216.0120.0224.0228.94反应不是从开始的。
求速率常数。
解：设放出的CO2(g)可看作理想气体，硝基乙酸的初始量由时放出的CO2(g)算出：在时刻t, 硝基乙酸的量为，列表2.283.92 5.928.4211.9217.47∞1.0158 0.85390.69160.52850.36460.20111.1830-0.1524 -0.3260 -0.5368-0.8057-1.1770-1.77191作图，由于反应不是从开始，用公式拟合得到。
9．某一级反应，初始速率为，1 h后速率为。
求和初始浓度。
解：一级反应的速率方程10．现在的天然铀矿中。
已知的蜕变反应的速率常数为，的蜕变反应的速率常数为。
问在20亿年()前，等于多少？(a是时间单位年的符号。
)解：根据速率常数的单位知和的蜕变反应为一级反应，11．某二级反应，初始速率为，反应物的初始浓度皆为，求。
解：根据题给条件12． 781 K时，下列反应的速率常数，求。
解：this problem will mislead students.13．某二级反应，两种反应物的初始浓度皆为，经10 min 后反应掉25 %，求。
解：由于A和B的计量系数和初始浓度相同，因此在反应过程中，令，由速率方程的积分式的14．在离子的作用下，硝基苯甲酸乙脂的水解反应在15 ºC时的动力学数据如下，两反应物的初始浓度皆为，计算此二级反应的速率常数。
120 180 240 330 530 600 脂水解的转化率% 32.95 51.75 48.8 58.05 69.0 70.35 解：同上题，，处理数据如下120 180 240 330 530 60032.95 51.75 48.8 58.05 69.0 70.35拟合求得。
15．某气相反应为二级反应，在恒温恒容下的总压p数据如下。
求。
0 100 200 40041.330 34.397 31.197 27.331 20.665解：设在时刻t，A(g)的分压为,, ,因此0 100 200 4000.0242 0.0364 0.0475 0．0750，。
16．稀溶液的电导比例于离子浓度，因而产生离子的反应可通过电导测定来确定反应的进程。
叔戊基碘在乙醇水溶液中的水解反应为一级反应。
现此反应在电导池中进行，由于反应不断产生，因而溶液电导G不断随时间t而增大。
若分别为时的电导，分别为t = 0和t时的浓度。
试证：（1）（2）证：（1）对于稀溶液，离子的摩尔电导率近似等于，完全水解产生的电解质的浓度等于的初始浓度。
，反应进行到t，生成的浓度为（2）由于是一级反应17．25 ºC时，上述反应在80%乙醇水溶液中进行，的初始质量摩尔浓度为，各不相同时间的电导数据如下。
求速率常数k。
0 1.5 4.5 9.0 16.0 22.00.39 1.78 4.09 6.32 8.36 9.34 10.50解：处理数据如下0 1.5 4.5 9.0 16.0 22.00.39 1.78 4.09 6.32 8.36 9.34 10.50拟合得到。
18．溶液反应的速率方程为20 ºC，反应开始时只有两反应物，其初始浓度依次为，，反应20 h后，测得，求k。
解：题给条件下，在时刻t有，因此积分得到19．在溶液中分解放出氧气，反应方程为40 ºC时，不同时间测得氧气体积如下600 1200 1800 2400 3006.30 11.40 15.53 18.90 21.70 34.75试用微分法（等面积法）验证此反应为一级反应，并计算速率常数。
略20，21略22．NO与进行如下反应：在一定温度下，某密闭容器中等摩尔比的NO与混合物在不同初压下的半衰期如下：50.0 45.4 38.4 32.4 26.995 102 140 176 224求反应的总级数。
解：在题设条件下，，速率方程可写作，根据半衰期和初始浓度间的关系处理数据如下3.2189 3.1224 2.9549 2.7850 2.59904.5539 4.6250 4.94165.1705 5.4116，总反应级数为2.5级。
23．在500 ºC及初压为101.325 kPa时，某碳氢化合物的气相分解反应的半衰期为2 s。
若初压降为10.133 kPa,则半衰期增加为20 s。
求速率常数。
解：根据所给数据，反应的半衰期与初压成反比，该反应为2级反应。
24,25略26．对于级反应，使证明（1）（2）证：n级反应的积分公式半衰期：证毕。
27．某溶液中反应，开始时反应物A与B的物质的量相等，没有产物C。
1 h后A的转化率为75%，问2 h后A尚有多少未反应？假设：（1）对A为一级，对B为零级；（2）对A、B皆为1级。
解：用 表示A的转化率。
对于（1），反应的速率方程为对（2），由于A与B的初始浓度相同，速率方程为28．反应的速率方程为，25 ºC时。
（1）若初始溶度，，求。
（2）若将反应物A与B的挥发性固体装入密闭容器中，已知25 ºC时A 和B的饱和蒸气压分别为10 kPa和2 kPa，问25 ºC时0.5 mol A转化为产物需多长时间？解：在（1）的情况下，，速率方程化为在（2）的情况下，假设A和B的固体足够多，则在反应过程中气相中A和B的浓度不变，既反应速率不变，因此29．反应在开始阶段约为级反应。
910 K时速率常数为，若乙烷促使压力为（1）13.332 kPa，（2）39.996kPa，求初始速率。
解：（1）（2）30．65 ºC时气相分解的速率常数为，活化能为，求80 ºC时的k及。
解：根据Arrhenius公式根据k的单位，该反应为一级反应31．在乙醇溶液中进行如下反应实验测得不同温度下的k如下。
求该反应的活化能。
15.83 32.02 59.7590.610.0503 0.368 6.71 119解：由Arrhenius公式，，处理数据如下3.46043.2769 3.00392.7491-2.9898 -0.99971.90364.779132．双光气分解反应为一级反应。
将一定量双光气迅速引入一个280 ºC的容器中，751 s后测得系统的压力为2.710 kPa；经过长时间反应完了后系统压力为4.008 kPa。
305 ºC时重复试验，经320 s系统压力为2.838 kPa；反应完了后系统压力为3.554 kPa。
求活化能。
解：根据反应计量式，设活化能不随温度变化33．乙醛(A)蒸气的热分解反应如下518 ºC下在一定容积中的压力变化有如下两组数据：纯乙醛的初压100 s后系统总压53.329 66.66126.664 30.531(1)求反应级数，速率常数；(2)若活化能为，问在什么温度下其速率常数为518 ºC下的2倍：解：（1）在反应过程中乙醛的压力为，设为n级反应，并令m= n -1，由于在两组实验中kt相同，故有该方程有解(用MatLab fzero函数求解) m = 0.972，。
反应为2级。
速率常数（3）根据Arrhenius公式34．反应中，在25 ºC时分别为和，在35 ºC时二者皆增为2倍。
试求：（1）25 ºC时的平衡常数。
（2）正、逆反应的活化能。
（3）反应热。
解：（1）（2）（3）35．在80 % 的乙醇溶液中，1-chloro-1-methylcycloheptane的水解为一级反应。
测得不同温度t下列于下表，求活化能和指前因子A。
0 25 35 45解：由Arrhenius公式，，处理数据如下3.6610 3.3540 3.2452 3.1432-11.4547 -8.0503 -6.9118 -5.836236. 在气相中，异丙烯基稀丙基醚(A)异构化为稀丙基丙酮(B)是一级反应。
其速率常数k于热力学温度T的关系为150 ºC时，由101.325 kPa的A开始，到B的分压达到40.023 kPa，需多长时间。
解：在150 ºC时，速率常数为37．某反应由相同初始浓度开始到转化率达20 %所需时间，在40 ºC时为15 min，60 ºC时为3 min。