物理化学-动力学

ln 1 kt 1 y
ln
1 1 0.3
k152周
2
k1 3.43103 周1
设25℃时，速率常数为k2 ，则
ln
k2 k1
Ea R
1 T2
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1 T1
ln
k2 / 周1 3.43103
130.0103 8.314
1 298.15
1 276.15
k2 0.224 周1
25℃下分解30%需要的时间为t`
1题
1、某药物分解30%即为失效，若放置在3℃的冰箱中 保存期为两年，某人购买此新药物，因故在室温 (25℃)下搁置了两周，试通过计算说明此药物是否已 经失效，已知该药物分解百分数与浓度无关，且分解 活化能为E=130.0kJ·mol-1。
解： 药物分解百分数与浓度无关
该药物分解反应为一级反应
30℃时
（3） 该反应式系数相同，反应物初始浓度相同，则
1 1 kt cA cA0
1 1 17.4 10 3 (t / min) 0.51.8 1.8
t 31.9 min
（4）由反应式知醋酸反应掉的量与醋酸丁酯生成的量相等
则 醋酸丁酯的产量
醋酸加量 转化率醋酸丁酯分子量
1.8 50 50%116103 kg
p总 30kPa
（c）由 p cRT
dp RT dc
dt
dt
dc 1 dp 1 dt RT dt RT k p pA pB
1 RT
k pcA RT
cBRT
RTk pcAcB kccAcB
kc RTk p
8.314
350 510 4 10 3
60
mol
m3
料液体积不变。试求当醋酸转化率为50%时，醋酸 丁酯的产量是多少？（以㎏表示）
解：（1） 由题知 k 17.4103 mol dm3 1 min1
该反应为二级反应
dcA dt kcAcB
（2）r0 kcA0cB0 [17.4103 1.81.8]mol dm3 min1 5.64102 mol dm3 min1
t`
1 k2
ln
1 1 y
1 0.224
ln
110.3周 1.59周
即 25℃分解30%只需1.59周，已放置2周后， 分解超过30%，药物失效。
2. 理想气体反应 A(g) B(g) 2C(g)
在一定温度下进行。今测得反应系统的总压随反应时 间的变化如下：
t/min 0 5.0 10.0 15.0 ∞ p×10-3/Pa 1.67 2.10 2.39 2.59 3.00
（c）若速率方程表示为
dcD dt
kccAcB
则kc值为多少？
4题
解： 由题知道,反应的初始配料比等于反应式系数比,
故反应中 pA 2 pB
2A B D
t 0
pA0 pB0
0
p0
pA0
pB0
pA0
1 2
pA0
60 kPa
pA0 40kPa , pB0 20kPa
t 50min pA pB pD
5.22kg
4、将2molA(g)和1molB(g)通入某真空容器，在350K发
生如下反应： 2A(g) B(g) D(g) 在t = 0时，测得p总=60kPa，t=50min时， p总=40kPa，
实验证实该反应的速率方程为
dpD dt
k p pA pB
（a）计算速率常数kP;
（b）求150min时体系总压力;
]
（b）若反应(2)为慢速反应，试用平衡态处理法表示 rO2
注：rO2 表示O2的生成速度；[N2O5]表示N2O5的浓度
解： 由反应机理可知
rO2 k2[NO 2 ][NO 3 ]
1 s1
2.42105 mol m3 1 s1
5.
5题 N2O5的分解历程如下：
N2O5
k1 k-1
NO2+ NO3
NO2 NO3 k2 NO NO2 O2
NO NO3 k3 2NO2
（a）若NO和NO3可视为活泼的中间物，试用稳定态
处理法，证明
rO2
k1k2 k1 2k
2
[N2O5
2kp 20kPa pD 2
10 dpD 0
20kPa pD
2
50
0 2k pdt
解之 kp 5104 kPa1 min1
（b）
20
1 ( pD'
/
kPa)
1 20
2 510 4
150
pD' 15kPa
pB' pB0 pD' 20 15kPa 5kPa
pA' 2 pB' 10kPa
p 3 pA0 pB0
pA0
1 2
p
p0
,
pAt
1 2
p
pt
由题给数据，可求出pA0及不同时间的pAt
，由
ln
pA0 pAt
kt
可求出不同时间 t 下的 k 值，列表如下：
t min
pAt 103 Pa
k min 1
0 0.665 ——
5.0 0.45 0.078
10.0 0.305 0.078
已知在此反应条件下，反应的速率常数为17.4×10-3
(mol.dm-3 )-1·min-1，醋酸丁酯的摩尔质量为116.160g·mol-1。
（1）试写出该反应的动力学方程式。
3题
（2）求反应的初速度。 （3）醋酸转化率为50%时所需的反应时间。 （4）若反应器中投入100 dm3的料液，并设反应过程中
pt pA pB pD 2 pB pB pB0 pB 2 pB pB0 20kPa 2 pB 40kPa
pA 20kPa
pB 10kPa pD 10kPa
(a) dpD dt k p pA pB k p 2 pB pB
2k p pB2 2k p pB0 pD 2
t = 0 时反应已经开始。试证明该反应是一级反应，
并求出反应速率常数。
2题
解： 理想气体反应体系
A B 2C
t 0 pA0
pB0
2 pB0
p0 pA0 3 pB0
t t pAt pB0 pA0 pAt 2 pB0 2 pA0 pAt
t 0
pt 3 pA0 3 pB0 2 pAt pB0 pA0 2 pB0 2 pA0
15.0 0.205 0.078
该反应为一级反应，且 k 0.078min 1
3、在100℃和稀硫酸催化剂的存在下，将浓度均为 1.8mol·dm-3的醋酸与丁醇溶液以等体积混合，两者发生 如下反应
CH 3COOH C4H9OH CH 3COOC 4H9 H2O
（A） （B）
（S）
（P）