中山大学无机化学第4章反应动力学初步习题及答案

第4章 反应动力学初步
一、选择题 4-1 利用反应生成产物B ，在动力学上要求 （ ）
(A) (B) (C) (D)
答案： B 4-2 对
的反应使用催化剂可以 （ ）
(A) 大大加速 (B) 减速
(C)
、
皆加速 (D) 无影响
答案： C
4-3 催化剂能加速反应的速率，它的作用机理是 （ ） (A) 增大碰撞频率 (B) 改变反应途径，降低活化能 (C) 减少速率常数 (D) 增大平衡常数 答案： B
4-4 下列有关活化能的叙述不正确的是 （ ） (A) 不同反应具有不同的活化能
(B) 同一条件下同一反应的活化能越大，其反应速率越小 (C) 同一反应的活化能越小，其反应速率越小
(D) 活化能可以通过实验来测定 答案： C
4-5 已知下列两个反应的活化能：
（1）
（2）
在同一温度下，所有反应物浓度为1，下列说法不正确的是 （ ） (A) 反应（1）比反应（2）的速率慢。

(B) (A) 反应（1）比反应（2）的速率快。

(C)
受温度的影响较小。

(D) 对于反应（1）与反应（2），当温度变化的始态、终态相同时，反应（2）的反应速率（或速率常数）的改变比反应（1）显著的多。

1
3 2A B C −−→−−→←−−
123a a a E E E >>123
a a a E E E <<123a a a E E E >=123
a a a E E E =<0
r G ∆>v 正v 正
v 正
v 负
42284224243(NH )S O + 3KI (NH )S O + K SO + KI →1
-1
56.7kJ mol a E =⋅222
2SO + O 2SO →2-1
250.8kJ mol a E =⋅-1
mol L ⋅12
a a E E 和
答案： A 4-6 已知反应 的反应历程是：
（1） （快）
（2）
（慢）
此反应的速率方程可能是 （ ） (A) (B)
(C) (D)
答案：C
4-7 下列说法正确的是 （ ） (A) 一个化学反应的越负，在温度T 下，反应的速率就越大。

(B) 一个化学反应的
越负，在温度T 下，反应的速率就越小。

(C) 恒温下，一个气相化学反应的总压强增大，其反应速率随之增大。

(D) 恒温下，一个气相化学反应的总压强增大，其反应速率常数随之增大。

答案： C 4-8 利用反应生成产物，在动力学上要求 （ ）
(A) (B) (C) (D)
答案： B
4-9 某反应的速率常数在时为，时为，则频率因子
的值是： （ ） (A) (B) (C)
22NO(g) + Br (g) 2NOBr →22NO(g) + Br (g)
NOBr ()g 2NOBr (g) + NO(g) 2NOBr(g)→NO
v kc =2
NO
v kc =2
2
NO Br v kc c =⋅NOBr NO
v kc c =⋅r T G ϑ∆r T
G ϑ∆13
2
A
B C
−−→B 123a a a E E E >>123
a a a E E E <<123a a a E E E >=123
a a a E E E =<298K 5-1
3.4610s -⨯298K 4-11.3510s -⨯13
5.710⨯53.4610-⨯513.510-⨯
(D)
答案： A
4-10 有两个反应，测定它们的速率常数分别如下： （1）
（2）
下列说法正确的是 （ ） (A) 起始浓度都相同时，反应速率
(B)
和
等于时，反应速率
(C) 两个反应的反应物浓度都是时， (D) 两个反应的反应物浓度都是时，
答案： C
二、计算题和问答题
4-11温度升高，反应速率加快。

一般情况下，温度每升高（假设反应温度从升
高到），反应速率约增加一倍，如果某反应服从这一规律，试求该反应的活化能。

解：
由反应速率公式可以推出以下两点方程：
4-12 某反应A 产物，当A 的浓度等于0.10 及0.050时，测得其反应速率，如果前后两次的速率比为（1）0.50，（2）1.0，（3）0.25，求上述三种情况下反应的
级数。

解：
31.67--2--4-22-1
2232A H PO + OH HPO + H = 3.210mol L min k →↑⨯⋅⋅-5-1
2522B 1
N O 2NO + O = 710min 2k →⨯A B
v v >-2
2
H PO c -
OH c 25
N O 15c A B
v v ≈-1
1 mol L ⋅A B v v >-1
1 mol L ⋅A B
v v <10 C ︒20 C ︒
30 C ︒
Arrhenius 221
112
ln
()a E k T T k R T T -=⨯221112
ln
()2.303a E k T T k R T T -=⨯10
lg 2()
2.303293303a E R =
⨯4-1
(2.3038.31lg 2)293303 5.1410J mol 10a E ⨯⨯⨯⨯==⨯⋅→-1
mol L ⋅-1
mol L ⋅
速率方程通式为
取对数，得
（1）
一级反应 （2）
零级反应
（3） 二级反应
4-13 在 300 K 时鲜牛奶大约4h 变酸，但在277K 的冰中可保持48h ，则对于牛奶变酸的反应，其活化能是多少？
解：
设＝277K ，
＝300K 。

＝4h ， ＝48h
由题可知
A
n
v kc =22211
1n
n n v kc c v kc c ⎛⎫== ⎪⎝⎭2211
lg
lg c v
n c v =2
1
2
1lg
lg v v n c c =
lg 0.50
10.05lg 0.1n =
=lg1.0
00.05lg 0.1n =
=2lg 0.25lg(0.5)2lg 0.52
0.05lg 0.5lg 0.5lg 0.1n ====-1(kJ mol )
a E ⋅1T
2
T 2t 1t
11, , v k v k t t ∝∝∝
故2121
11
, k k t t ∝
∝a 221121lg
2.303E k T T k R T T ⎛⎫-= ⎪⎝⎭
所以
4-14 蔗糖催化水解反应是一级反应，在25℃时，若其速率常数为5.7×10－5。

问： （1） 浓度为1的蔗糖溶液分解 10％需要多少时间？
（2）若反应活化能为100，那么在什么温度时反应速率是25℃时的1/10。

解：
（1）由一级反应动力方程
得
（2） 由
得
4-15 一氧化碳与氯气在高温下作用得到光气：，实验测
得反应的速率方程为 有人提出其反应机理为
(1) （快平衡）
(2) （快平衡）
(3)
（慢反应）
（1）试说明这一机理与速率方程相符合。

（2）指出反应速率方程中的k 与反应机理中的速率常数（
）间的关系。

解：
（1）机理中（3）为慢反应，因此整个反应的速率取决于反应（3），故有
（a ）
速率方程中出现活性很大的自由基的浓度，我们必须设法在速率方程中消去它，使速率方程中只包含反应物的浓度。

为此我们须找到自由基的浓度和反应物浓度的关系。

因
a 48300277lg
4 2.3038.314300277E -⎛⎫
= ⎪⨯⨯⎝⎭-1a 74.66 (kJ mol )
E =⋅1
s --1
mol L ⋅-1
kJ mol ⋅[][]0
A lg
A 2.30
kt =-
51 5.710lg 2.30t -⨯⨯（1-0.10）＝－13
1.810(s)t -=⨯2
21121lg
2.30a E k T T k R T T ⎛⎫-= ⎪⎝⎭
1212/102981101000lg
2.308.31298k T k T ⎛⎫
-⨯= ⎪⨯⨯⎝⎭
2283(K)
T =22CO(g) + Cl (g) == COCl (g)
[]3/2
22d COCl /d [CO][Cl ]t k =322COCl Cl COCl + Cl k •+−−→•
1122
,,,k k k k --[]232d COCl /d [COCl ][Cl ]
t k =•COCl •
反应 (1)、（2）速率很快，几乎一直处于平衡态，因此，由 (1)、（2）得
即
则
将（b ）、（c ）代入（a ）得
令
看见建议的机理与速率方程相符合。

（2）
4-16 若基元反应的活化能为，而的活化能为。

问：
（1）加催化剂后，
和
各有什么变化？ （2） 加不同的催化剂对的影响是否相同？
（3） 提高反应温度，和
各有什么变化？
改变起始温度，
有何变化？
解：
（1）同时降低；（2）不同；（3）基本不变；（4）无变化。

4-17 某抗菌素在人体血液中呈现一级反应，在上午8点给病人注射一针抗菌素，然后在不同时刻测定抗菌素在血液中的浓度（以表示），得到以下数据：
（1）求反应的速率常数和半衰期。

（2）若抗菌素在血液中浓度不低于才有效，问约何时再注射第二针？
解：
（1）以作图（见下图），直线斜率；又
，所以有：
v v +-
=2
12-1k [Cl ]=k [Cl ]•[]1/2
1/2
1
21/21
Cl [Cl ]k k -⋅=2-2k [CO][Cl ]=k [COCl ]
••[]2
2
COCl [CO][Cl ]k k -•=
•[]
1/2
23/2
21
31/2-1-2
d COCl [CO][Cl]d k k k t
k k =1/2123
1/212
k k k k k k --=[]
23/2
d COCl [CO][Cl]d k t
=1/2123
1/212
k k k k k k --=A 2B →a
E 2B A →a
E 'a
E a
E 'a
E a E a
E 'a
E t c -3
0.01 mg cm ⋅3-3
3.710mg cm -⨯⋅lg c t -0.042s =- 2.303k
s =-
（2）
当
时，有：
图5-6 图
-1
1/2 = -2.303 = -2.303(-0.042) = 0.0967 h 0.0693 = = 0.72h
k s t k ⨯0
A A lg = - + lg 2.303k
c t c -3-3
A = 3.710 mg cm c ⨯⋅lg c t -0
3A lg 3.710 = -
lg 2.303k
t c -⨯+0
2A lg 0.4810 = -4lg 2.303k
c -⨯⨯+3.44h t =。