大学实验化学 化学反应速率

大学实验化学 化学反应速率 难题解析

例7-1 HNO 2分解反应机理如下，求总反应的速率方程表示式。

分析 复合反应的每一步都是元反应，反应的速率方程由速率控制步骤决定。

解 )2

(HNO O)2(H )2(NO (NO)21c c c c k = ， )2(NO )4O 2(N 22c c k = =)O 2

H ()NO ()2HNO ()NO ()2HNO (212123c c c k c c k k k ⨯ v =)O 2

H ()NO ()2HNO (222123c c c k k k 例 7-2 证明一级反应完成99.9%所需要的时间近似为半衰期的10倍。

解 t 1/2 = 0.693/ k

例 7-3 根据如下的气相反应相关数据

T (K) 600 645

k (L 2·mol -2m·in -1) 6.62⨯ 105 6.81⨯ 105

k’ (L·mol -1·min -1) 8.40 40.8

求：（1）两个温度下的平衡常数。

（2）正向反应和逆向反应的活化能。

解 （1）600K 时，45

1088.740.81062.6'⨯=⨯==k k K 640K 时，45

1067.18

.401081.6'⨯=⨯==k k K （2）正反应的活化 1

21221ln )(k k T T T RT E a -= = 5

1062.65

1081.6ln K )600645(K 645K 600K mol J 314.811⨯⨯-⨯⨯⋅⋅-- =2.02 kJ ·mol -1 逆反应的活化能 1

22112'''ln )(k k T T T T R E a -= =40

.88.40ln K )600645(K 645K 600K mol J 314.811-⨯⨯⋅⋅--=113.0 kJ ·mol -1

学生自测题

一、判断题（对的打√，错的打×）

1．化学反应速率常数k A 与反应物的浓度有关。 （ ）

2．对于元反应，反应速率常数总是随着温度的升高而增大。 （ ）

3．凡速率方程式中各物质浓度的指数等于反应方程式中其化学式前的系数时，此反应为元反应。（ ）

4．质量作用定律仅适用于元反应。 （ ）

5．反应N 2（g ）+3H 2（g ）→2NH 3（g ），因N 2、H 2、NH 3都处于同一相中，所以此反应中催化剂的催化作用为均相催化。（ ）

二、选择题（将每题一个正确答案的标号选出）

1．实验测得2ICl （g ）+H 2（g ）→I 2（g ）+2HCl （g ）的反应速率正比于ICl 浓度的一次方和H 2浓度的一次方。由此可知此反应是 （ ）

A ．三分子反应，三级反应

B ．双分子反应，二级反应

C ．一级反应

D ．二级反应

E ．三分子反应、二级反应 2．某化学反应：A ﹢2B →Y ，若其速率方程为)B ()A ()A (A c c k dt

dc ⋅⋅=-或)B ()A ()B (B c c k dt

dc ⋅⋅=-，则k A 与k B 的关系是 （ ） A ．k A = k B B ．k A =2 k B C ．2k A = k B D ．k A =3 k B E ．3k A = k B

3．某化学反应，反应物反应掉其87所需时间恰是它反应掉4

3所需时间的1.5倍，则该化学反应的级数是 （ ）

A ．三级反应

B ．无法确定

C ．二级反应

D ．一级反应

E ．零级反应

4．某一级反应的半衰期t 1/2 是30 min ，则其反应速率常数k 为 （ ）

A ．20.8 min －1

B ．0.23 min －1

C ．0.023 min －1

D ．43.3 min －1

E ．30 min －1

5．在某温度下，反应 (g)H 23(g)N 2122+NH 3 (g)的平衡常数K = a 。上述反应如果改写为2NH 3（g ）N 2（g ）+3H 2（g ），则在相同温度下反应的平衡常数为 （ ）

A ．a

B ．1/a

C ．a 2

D ．1/a 2

E ．a /2

三、填空题

1．若反应A ＋2B → C 是基元反应，则其反应的速率方程可以写成=-t c d )A (d （1） ，则其反应分子数是 （2） 。 2．某反应，反应物反应掉了95所需的时间是它反应掉31所需时间的2倍，这个反应是（3） 级反应。 3．反应A ＋B → C 的动力学方程式为)C ()B ()A (d )A (d A c c c k t c ⋅=-，则该反应的总级数是 （4） 级，若浓度以mol·L —1为单位，时间以s 为单位，则速率常数的单位是 （5） 。 四、问答题 1．为什么反应物间所有的碰撞并不是全部都是有效的？ 2．A(g) ＋ B(g) → 产物，总反应一定是二级反应么？ 3．零级反应是否是基元反应？具有简单级数的反应是否一定是基元反应？ 五、计算题 1．某药物溶液的初始含量为5.0 g·L －1，室温下放置20个月后含量降为4.2 g·L －1。如药物含量降低10%即失效，且其含量降低的反应为一级反应，问：（1）药物的有效期为几个月？（2）半衰期是多少？ 2．已知在660K 时，测得反应2NO + O 22NO 2 实验数据如下： 起始浓度(mol·L –1) 起始速率(mol·L –1·s –1) 2O v 降低速率 0.010 0.010 2.5×10–3 0.010

0.020 5.0×10–3 0.030 0.020 4.5×10–2

试求：（1）反应速率方程式和反应级数；（2）此温度下的反应速率常数；（3）当)NO (c = 0.015 mol·L –1；

)O (2c = 0.025 mol·

L –1时的反应速率。 学生自测答案

一、判断题

1．× 2．√ 3．× 4．√ 5．×

二、选择题

1．D 2．C 3．D 4．C 5．C