第07章--基元反应动力学--习题及答案

第七章 基元化学反应动力学

习题及答案

1. N 2O 5在25℃时分解反应的半衰期为5.7h, 且与N 2O 5的初始压力无关。 试求此反应在25℃条件下完成90%所需时间。

解：由题意知此反应为一级反应 111216.07

.56932

.06932.02

1-===

h t k

t k y

1)11ln(=- h k y t 9.181216.0/)%

9011

ln(/)11ln(1=-=-=

即完成90％所需时间为18.9h 。

2．异丙烯醚气相异构化成丙烯酮的反应是一级反应，其反应速率系(常)数与温度的关系为：k /s －1 =5.4×1011exp(－122 474 J ·mol －1/RT )，150℃下，反应开始时只有异丙烯醚，其压力为101 325 Pa ，问多长时间后，丙烯酮的分压可达54 kPa ？

解：k /S －1

＝5.4×1011

exp[－122474/8.314×（150＋273）]

＝4.055×10－4

据题意：kt p p t

=0ln

t 410005.454000

101325101325

ln

-⨯=-

t ＝1877S

3. 双分子反应2A(g)−→−

k B(g) + D(g),在623K 、初始浓度为0.400mol dm －3时,半衰期为105s,请求出 (1) 反应速率系数k

(2) A(g)反应掉90%所需时间为多少?

(3) 若反应的活化能为140 kJ mol-1, 573K时的最大反应速率为多少? 解：(1) r = k[A]2 , t0.5= 1/(2 k[A]0) , k = 0.012dm3mol-1s-1

(2) 1/[A]– 1/[A]0 =2 k t, t = 945 s

(3) ln(k/k’)=(E a/R)(1/T ’-1/T) , 573K时k = 0.00223dm3mol-1s-1,

最大反应速率r max = k[A]02=3.6×10－4 moldm-3s-1.

4． 450℃时实验测定气相反应3A + B→2C的速率数据如下；

实验初压 / Pa 初速率－dp

B

/ dt / (Pa/h)

P

A,0 P

B,0

1． 100 1.00 0.0100 2． 200 1.00 0.0400 3． 400 0.50 0.0800

(1)若反应的速率方程为r = kP

A x P

B

y，求x、y及k。

(2)求P

A =150Pa P

B

= 0.75Pa时反应的速率。

解：（1）把1、2两组数据分别代入速率方程r＝kp A X·p B Y 并相比，得：

r1/r2＝(100/200)X

即 0.0100/0.0400＝（100/200）X

xlg1/2＝lg1/4 所以 x＝2

r2/r3＝（200/400）2·(1.00/0.50)y＝(1/2)2·2y

即 0.04/0.08＝（1/2）2·2y

所以 y＝1

因为 r＝kp A X·p B y＝kp A2p B

所以 k＝r/p A2p B代入第一组数据：k＝0.0100/1002×1

得 k＝1.00×10－6Pa-2·h-1

(1)r＝kp A2p B＝1.00×10－6×1502×0.75＝0.0169P a h-1

5. 某反应物A的分解反应为2级反应，在300K时，分解20%需要12.6min，340K

时，在相同初始浓度下分解完成20%需3.2min，求此反应的活化能。

解：由公式1/C－1/C o＝k2t得：1/[（1－20％）C o ]－1/C o＝k2t ①

1/(20％C o)－1/C o＝k2't'②

①比②得：k2t/ k2't'＝1 ，即 k2/ k2'＝t'/t＝3.2/12.6

因为 )11(ln

''

2

2T T R E k k a -= 所以 16.122.3''22.29057)

30013401()ln(314.8)11()/ln(-=-⨯=-=

mol J T

T k k R E a

6. (7…7…4…7) 恒容气相反应 A （g ）→D （g ） 的速率常数k 与温度T 具有

如下关系式：

ln （k / s -1）= 24.00 －K

T 9622

（1） 确定此反应的级数； （2） 计算此反应的活化能；

（3） 欲使A （g ）在10min 内转化率达90%，则反应温度应控制在多少度？

解：（1）题中所给k 的单位为S －1

,所以反应为一级反应。

（2） lnk ＝－E a /R ·1/T ＋C 与ln(k/S -1

)＝24.00－9622/（T/K ）相比较可得： E a /R ＝9622K

E a ＝9622K ·R ＝80.00KJ ·mol -1

（3）t k y

1)11

ln(

=- 112303.010/)%

9011ln(/)11ln(

-=-=-=S t y k 由ln(k/s -1

)＝24.00－9622/（T/K ） 得： 0.2303＝24.00－9622/（T/K ）

T ＝404.8K ……………………

p305

3 解：(1) 2NH 3 == N 2 + 3H 2，四分子反应是不存在的，故逆向不是基元反应，根据微观可逆性原理，说明正向也不是基元反应。(2) N 2O 5 == 2NO 2 + 1/2O 2，反应