某反应速率常数单位是mol·l-1·s-1,该反应级数为( )

第六章习题

一、选择题

1、某反应速率常数单位是mol·l-1·s-1，该反应级数为（）

A、3级

B、2级

C、1级

D、0级

2、某反应物反应了3/4所需时间是反应了1/2所需时间的2倍，则该反应级数为（）

A、0级

B、1级

C、2级

D、3级

3、某反应在指定温度下，速率常数是k=4.62×10-2min-1，反应物的初始浓度为

0.1mol·l-1，则该反应的半衰期为（）

A、15min

B、30min

C、150min

D、不能求解

4、已知某反应的级数是一级，则可确定该反应一定是（）

A、简单反应

B、单分子反应

C、复杂反应

D、上述都不对

5、任何化学反应的半衰期与初始浓度c0、速率常数k的关系是（）

A、与k、c0均有关

B、与c0有关，与k无关

C、与k有关

D、与c0无关，与k有关

6、某反应进行时，反应物浓度与时间成线性关系，则此反应的半衰期与反应物初始浓度的关系是（）

A、成正比

B、成反比

C、平方成反比

D、无关

7、某复杂反应表观速率常数k与各基元反应速率常数间关系为

k=k2（k1/2k4）1/2

则表观活化能E a与各基元反应活化能E i之间关系是（）

A、E a=E2+1/2(E1-2E4)

B、E a=E2+1/2(E1-E4)

C、E a=E2+ (E1-2E4)1/2

D、E a=E2×1/2(E1/ 2E4)

8、半衰期为10天的某放射性元素净重8克，40天后其净重为（）

A、4克

B、2克

C、1克

D、0.5克

9、氢和氧的反应发展为爆炸是因为（）

A、大量的引发剂引发

B、直链传递的速率增加

C、自由基被消除

D、生成双自由基，形成支链

10、一个反应的活化能为83.68kJ·mol-1，在室温27℃时，温度每增加1K，反应速率常数增加的百分数（）

A、4%

B、90%

C、11%

D、50%

11、在T、V恒定的条件下，基元反应A(g)+B(g)→D(g)，若初始浓度c A,0 >>c B,0，即在反应过程中物质A大量过剩，其反应掉的物质的量浓度与c A,0相比较，完全可以忽略不计。则此反应的级数n=（）

A、1

B、2

C、3

D、0

12．在指定条件下，任一基元反应的反应分子数与反应级数之间的关系是（ ）

A 、反应级数等于反应分子数

B 、反应级数小于反应分子数

C 、反应级数大于反应分子数

D 、反应级数等于或小于反应分子数 13 在化学动力学中，质量作用定律（ ）

A 、适用于任一恒温反应

B 、只适用于理想气体恒温反应

C 、只适用基元反应

D 、只适用于恒温恒容化学反应

14 基元反应的分子数是个微观的概念，其值（ ）

A 、可为0、l 、2、3

B 、只能是1、2、3这三个正整数

C 、也可是小于1的数值

D 、可正，可负，可为零

15 化学反应的反应级数是个宏观的概念，实验的结果，其值（ ）

A 、只能是正整数

B 、一定是大于1的正整数

C 、可以是任意值

D 、一定是小于1的负数

16 25℃时，气相反应2A(g)→C(g)+ D(g)，反应前A(g)的物质的量浓度为c A,0，速率常数为k A ，此反应进行完全(即c A =0)所需的时间是有限的，用符号t ∞= c A,0/ k A ，则此反应必为（ ）

A 、零级反应

B 、一级反应

C 、二级反应

D 、0.5级反应

17 在25℃的水溶液中，分别发生下列反应、

(1) A →C+D ，为一级反应，半衰期为t 1/2,A

(2) 2B →L+M ，为二级反应，半衰期为t 1/2,B

已知A 和B 的初始浓度之比c A,0/ c B,0=2，反应系统中无其它反应发生。当反应(1)进行的时间t 1=2t 1/2,A ，反应(2)进行的时间t 2=2t 1/2,B 时，则A 、B 物质的量浓度c A 和 c B 之间的关系为（ ）

A 、c A =c

B B 、c A =2c B

C 、4c A =3c B

D 、c A =1.5c B

18 在一定的T 、V 条件下，反应机理为()()()()

()1

2A g B g D g ??→+←??的反应，其Δr U m =60.0 kJ·mol -1

，则上述正向反应的活化能E 1为（ ）

A 、一定是大于60.0 kJ·mol -1

B 、一定是等于60.0 kJ·mol -1

C 、一定是大于-60.0 kJ·mol -1

D 、既可以大于也可以小于60.0 kJ·mol -1 19 在任意条件下，任一基元反应的活化能

E a 为（ ），任一非基元反应的活化能E a 为（ ）

A 、一定大于零

B 、一定小于零

C 、一定等于零

D 、条件不全，无法确定

20 基元反应2A →B ，为双分子反应，此反应的级数（ ）

A 、可能小于2

B 、必然为1

C 、可能大于2

D 、必然为2 答案：

1、D

2、B

3、A

4、D

5、C

6、A

7、B

8、D

9、D 10、C 11、A 12、D 13、C 14、B 15、C 16、A 17、D 18、A 19、A ，D 20、D 。

二、思考题

1．对于基元反应，反应分子数是否始终等于反应级数?

答：一般情况下基元反应的反应分子数等于反应级数，但也有例外，如一双分子反应，当其中某一组分大大过量时，就变成准一级反应，这时反应分子数并不等于反应级数．

2．试说明下列反应是否为基元反应，为什么?

(1)2NO(g)+2H 2(g)→N 2(g)+2H 2 O(g)

(2)H 2+C12→2HCl ，其速率方程为1

2

22H Cl v kc c = 答：（1）必定不是基元反应，因为反应分子数不可能大于3。

（2）不是基元反应，因为基元反应分子数不可能为分数。

3. 反应A 2+B 2→2AB ，在某条件下速率方程为22A B v kc c =，若改变条件，速率方程为11

2222'A B v k c c =，有可能吗? 答：有可能，因为反应动力学方程式是在大量实验的基础上，由实验数据归纳出来的．所以反应条件改变时，实验数据也将改变，得出来的动力学方程也会改变，所以说有可能。

4．反应 2A →B ，若A 的初始浓度为l mol·l -1，经反应后，A 消耗掉3/4的时间为半衰期的3倍，求此反应的级数。

答：2级。因为A 消耗掉3／4的时间，实际上是先反应掉A 的1／2，所用时间为12t ，剩下的1／2再反应掉一半，即原来A 的1／4，这时所用时间为312t 一12t =212t ，即起始浓度降低一半，半衰期增加l 倍，半衰期与起始浓度成反比．故

反应为二级反应。

5．反应A →B ，若A 完全反应掉所需时间是半衰期的2倍，写出其反应的速率方程。

答：A 完全反应掉可分两步，先反应1／2所用时间为12t ，再反应掉1／2所用时间仍为12t ，说明前1／2和后1／2的反应速率相等，与浓度无关，故反

应为零级反应，其速度方程为v=k 或c A -c A,0=-kt

6．某反应的动力学方程可以作成一直线，直线斜率的单位为s -1，则该反应必定是一级反应，这种说法对吗?为什么?

答：并不一定就是一级反应。一级反应的线性关系是lnc/[c]～t ,速率常数单

位是s -1，符合这种情况，但符合这种情况的并不只是一级反应一种，如反应为二级反应，且初浓度之比不等于计量系数之比的有两种反应物参加的反应，其线性关系为lnc A /c B ～t ，直线斜率为(c A,0-c B,0)k ，其单位也为s -1。

7. (1)各种复合反应的速率是否都决定于最慢的反应步骤?

(2)连串反应的各步反应速率是否能比控制步骤的反应速率快得多?

答：(1)不对。如平行反应总的反应速率等于各步的反应速率之和，只有连串反应的速率才取决于最慢的反应步骤

（2）不对。连串反应slow fast A B C ???→??→，第一步是控制步骤。虽然第二

步B →C 的反应速率常数很大，有快的可能，但实际上快不起来，因为没有足够的B 供其反应。在稳态时第二步的速率等于第一步的速率，所以有时我们说控制步骤是最慢的一步，在连串反应中某步快，某步慢，并不指实际的速率快与慢，而是指反应能力的快与慢。

8. 4—胺基偶氮苯用发烟硫酸催化，为连串反应：

242412

4H SO H SO k k -???→???→胺基偶氮苯一磺化物二磺化物 已知第二步的活化能大于第一步，即E a2>E a1，若一磺化物为目的产物，应如何控制温度?

答：因一般说来，活化能大的反应对温度更敏感，现在E a2>E a1，所以为抑制第二步反应，应该采用低温反应。例如磺化温度为0℃时，36小时产物基本上是一磺化物，当温度升高到10～12℃，反应24h ，则一磺化物与二磺化物各占一半，而当温度升到19～20℃，反应12小时，基本上全得到二磺化物。

9. 某对峙反应，当采用某一催化剂后，正反应的活化能降低了20％，频率因子增加了2倍，试问该催化剂对逆反应的活化能也同样降低了20％，频率因子增加了2倍吗?

答：因为催化剂不改变反应热，即在恒容时，ΔH 不变，对于可逆反应，因为ΔH= E a 正- E a 逆，所以采用催化剂时，E a 正下降了20%．而E a 逆不一定下降20%，实际上E a 逆下降的数值应该和E a 正下降的数值相同，只有当E a 正= E a 逆时，其下降的百分数才相等，否则就不相同．

又因为催化剂不改变平衡状态，即k 不发生变化，而k=k 正/k 逆，将阿伦尼乌

斯式代入：

11

112222E a RT H RT E a RT k A e A k A A e k e --?-===

ΔH 不变，k 不变，所以A 正/A 逆不变，所以逆反应的频率因子也同样增加了

2倍。

10. 链反应的一般分为哪几个步骤？

答案：链的开始，链的传递，链的终止。

三、计算题

1. 下列反应依次为反应(1)，(2)中，已知反应（1）为基元反应

（1）1

222T k A B AB +??→ （2）2221122

T k A B AB +??→ 试确定反应(2)的速率方程、速率常数、反应级数。

答案：速率方程22

1A B v k c c =，速率常数为k 1，此反应对A 2、 B 2各为一级反应，总反应级数为2。

2. 氯代甲酸二氯甲酯(ClCOOCCl 3)的热分解反应为

C1COOCCl 3 (g) → 2COCl 2(g)

巳知反应速率常数k 与起始浓度无关。将某一定量的C1COOCCl 3迅速引入一个280℃的容器中，经45秒测得压力为 2.476kPa ，经过极长时间后压力为4.008kPa ，求反应速率常数。

答案：速率常数为5.916×10-4s -1

3．反应A(g)十2B(g)→C(g)的速率方程为A B v kp p =，将摩尔比为l ∶2的A 、B 混合气体通入恒温密闭抽空容器中进行反应，起始系统总压为60.8kPa,反应进行150 s 容器压为20.4kPa 试计算，

(1)速率常数k

(2)反应进行到150s 时，A 的转化率

(3)该反应的半衰期。

答案：(1)速率常数为4.96×10-4kPa -1˙s -1；(2)转化率为75%；(3)半衰期为49.7s

4．氰酸铵在水溶液中转化为尿素的反应为NH 4OCN →CO(NH 2)2，某温度下测得下列数据：

NH 4OCN 的起始浓度c A,0/mol ˙l -1 0.05

0.10 0.20 12t 小时

37.03 19.15 9.45 试确定此反应级数。

答案：反应级数为2

5． CO(CH 2COOH)2在水溶液中的分解反应的速率常数在60℃和10℃时分别为5.484×10-2s -1和1.080×10-4s -1

(1) 求该反应的活化能；

(2) 该反应在30℃时进行1000秒，问转化率若干?

答案：(1) E a ＝97730J·mol –1；(2)转化率为81.2％。

6．某气相热分解反应为一级反应，其方程式为A(g) →B(g) 十C(g)

此反应在密闭抽空体积一定的容器进行，651K 时，反应物转化25%需时151.5分，反应的活化能为219.2kJ·mol -1，若起始时系统压力为33.33kPa ，欲使2分钟系统总压为40kPa ，则温度应控制在多少度?

答案：温度应控制在450.6℃

7、对于1／2级反应 A → 产物，试推导其速率方程的积分式及半衰期的表达式，并写出其速率常数的单位。 答案：速率方程的积分式为1122,02k A A c c t

-=；半衰期的表达式为

1

212,01)A t c = 速率常数的单位：mol 1/2·l 1/2·s -1 8、在450K 的真空容器中，放入初始压力为213kPa 的A （g ），进行下列一级热分解反应：

A (g )→

B (g )+

C (g )

反应进行了100s 时，实验测得系统的总压力为233kPa ，试求此反应的速率常数及半衰期为若干？

答案：k=9.860×10-4s -1； t 1/2 = 703s

9、气相反应CO(g )+Cl 2 (g )→COCl 2 (g )是一个二级反应，当CO(g )和Cl 2 (g )的初始压力均为10kPa 时，在25℃时反应的半衰期为1h ，在35℃时反应的半衰期为1/2h 。

（1）计算25℃和35℃时反应的速率常数；

（2）计算该反应的阿伦尼乌斯活化能E a 和指前因子k 0。 答案：k 1=0.1kPa -1·h -1， k 2=0.2kPa -1·h -1 E a =55.47kJ·mol -1 k 0=5.2×108kPa -1·h -1

10、反应： H 2 + Cl 2 → 2HCl 的反应机理为：

Cl Cl k 212?→?

H HCl H Cl k +?→?+22 Cl HCl Cl H k +?→?+32 242Cl Cl k ?→?

其中，Cl 、H 为活泼的中间产物，试用稳态近似法推导dt HCl d ][的速率方程。 答案：1222[][][]d HCl k H Cl dt

=