中南大学物化课后习题答案 7 章 化学动力学

第7章化学动力学

1．以氨的分解反应2NH3==== N2＋3H2为例，导出反应进度的增加速率与，，之间的关系，并说明何者用于反应速率时与选择哪种物质为准无关。

解：

∴，，

2．甲醇的合成反应如下：

CO＋2Ｈ2 ===== CH3OH

已知，求，各为多少?

（答案：2.44，4.88mol·dm-3·h-1）

解：，

3．下列复杂反应由所示若干简单反应组成，试根据质量作用定律写出以各物质为准的速率方程式。

(1) (2)

(3) (4)

解：(1) ，

，

(2)

(3)

(4)

4．理想气体反应 2N 2O 5 → 4NO 2＋O 2，在298.15 K 的速率常数k 是1.73×10-5ｓ-1，速率方程为

。(1)计算在298.15K 、

、12.0 dm 3的容器中，此反应的和

即各为多少?(2)计算在(1)的反应条件下，1s 内被分解的N 2O 5分子数目。（答案：

（1）7.1×10-8，-1.14×10-7md·dm -3·s -1 （2）1.01×1018 ）

解：（1） mol·dm -3

mol·dm-3·s-1

∴mol·dm-3·s-1

（2）1.4×10-7×12.0×6.022×1023=1.01×1018个分子

5．已知每克陨石中含238U 6.3×10-8ｇ，He为20.77×10st1:chmetcnv UnitName="cm"

SourceValue="6" HasSpace="False" Negative="True" NumberType="1" TCSC="0">-6cm3(标准状态下)，238U的衰变为一级反应：238U → 206Pb＋84He由实验测得238U的半衰期为

＝4.51×109 y，试求该陨石的年龄。（答案：2.36×109年）

解：每克陨石中含He：

mol 最开始每克陨石中含238U的量：

mol 现在每克陨石中含238U的量：

mol

衰变速率常数：

∴

6．303.01 K时甲酸甲酯在85%的碱性水溶液中水解，其速率常数为4.53 mol-1·L·s-1。

(1) 若酯和碱的初始浓度均为1×10-3mol·L-1，试求半衰期。

(2 )若两种浓度，一种减半，另一种加倍，试求量少者消耗一半所需的时间为多少。

（答案：220.8，82.36s）

解：(1) 甲酸甲酯的水解反应为二级反应，且当酯和碱的初始浓度相等时，其速率方程可化为纯二级反应速率方程形式：

故：

(2) 且当酯和碱的初始浓度不相等时为混二级反应，

将反应简写为： A + B → 产物

设t = 0时：2×10-3 0.5×10-3 0

即：c A,0 = 2×10-3 mol·L-1，c B,0 = 0.5×10-3 mol·L-1，

则动力学方程为：

对B：当c B = 0.5c B,0时，必有：c A =1.75×10-3 mol·L-1，

所以对B而言：

7．在1100 K，测得NH3在W上起催化反应的数据如下：

NH3的初压p0/Pa 35330 17332 7733

半衰期t1/2/min 7.6 3.7 1.7

(1) 试证明该反应近似为零级反应；(2)求速率常数ｋ0。（答案：38.66Pa·s-1）

解：(1) 对于纯零级反应，其半衰期为，则

用尝试法计算k0如下：

Pa·s-1 ;

Pa·s-1

Pa·s-1

k0值基本为常数，因此为零级反应。

(2) 该反应的速率常数k0值可取以上3个计算值的平均值：k0 =38.56 Pa·s-1 8．1033 K时Ｎ2O的热分解获得如右数据：ｐ０／Pa 38663 47996

ｔ1/2／s 265 216

求：(1) 反应级数；

(2) 起始压强ｐ０＝101325 Pa时的半衰期。（答案：二级，101.6s）

解：(1) 因t1/2与p0有关，故不可能是一级反应。

用零级试尝：，得：k0,1 = 72.95及k0,2 = 111.10

用二级试尝：，得：k2,1 = 9.76×10-8及k2,2 =9.65×10-8

显然应为二级反应，平均：k2 = 9.71×10-8 (Pa·s)-1

(2) 当p0=101325 Pa时，

9．300 K时N2O5分解过程中测得不同时刻N2O5的压强如下：

ｔ／ｓ0 142 284 426

p N2O5／Pa 79993 39997 19998 9999

（１）求反应级数和速率常数；(2) 100 ｓ时N2O5的转化率及瞬时速率。

（答案：（1）一级，4.88×10-3s-1（2）38.6%，237.7Pa·s-1）

解：N2O5→ N2O4 + 0.5O2

(1) 按一级反应动力学公式试算得：

t /s 0 142 248 426

0 0.693 1.38 2.078

k /s-1 0.00488 0.00486 0.00486

故为一级反应，平均：k = 0.00487 s-1

(2) t =100s时0.00487×100= ，

∴p N2O5 = 49166Pa

转化率= (79993-49166) / 79993 = 38.54%

r N2O5= 0.00487×49166 = 239.4Pa·s-1

10．777 K时二甲醚分解实验测得如下数据，试用微分法确定反应

CH3OCH3 → CH4＋CO＋H2的级数。

ｔ／ｓ0 390 665 1195 2240 3155 ∞ｐ体系／Pa 41597 54396 62395 74927 95192 103858 124123

［提示：先由p体系及p０求出不同ｔ时的p CH3OCH3，作图求-d p／d t］（答案：一级）