第七章 化学反应动力学
第七章化学反应动力学
一.基本要求
1.掌握化学动力学中得一些基本概念,如速率得定义、反应级数、速率系数、基元反应、质量作用定律与反应机理等。
2.掌握具有简单级数反应得共同特点,特别就是一级反应与a = b得二级反应得特点。学会利用实验数据判断反应得级数,能熟练地利用速率方程计算速率系数与半衰期等。
3.了解温度对反应速率得影响,掌握Arrhenius经验式得4种表达形式,学会运用Arrhenius经验式计算反应得活化能。
4.掌握典型得对峙、平行、连续与链反应等复杂反应得特点,学会用合理得近似方法(速控步法、稳态近似与平衡假设),从反应机理推导速率方程。学会从表观速率系数获得表观活化能与基元反应活化能之间得关系。
5.了解碰撞理论与过渡态理论得基本内容,会利用两个理论来计算一些简单反应得速率系数,掌握活化能与阈能之间得关系。了解碰撞理论与过渡态理论得优缺点。
6.了解催化反应中得一些基本概念,了解酶催化反应得特点与催化剂之所以能改变反应速率得本质。
7.了解光化学反应得基本定律、光化学平衡与热化学平衡得区别,了解光敏剂、量子产率与化学发光等光化反应得一些基本概念。
二.把握学习要点得建议
化学动力学得基本原理与热力学不同,它没有以定律得形式出现,而就是表现为一种经验规律,反应得速率方程要靠实验来测定。又由于测定得实验条件限制,同一个反应用不同得方法测定,可能会得到不同得速率方程,所以使得反应速率方程有许多不同得形式,使动力学得处理变得比较复杂。反应级数就是用幂函数型得动力学方程得指数与来表示得。由于动力学方程既有幂函数型,又有非幂函数型,所以对于幂函数型得动力学方程,反应级数可能有整数(包括正数、负数与零)、分数(包括正分数与负分数)或小数之分。对于非幂函数型得动力学方程,就无法用简单得数字来表现其级数。对于初学者,要求能掌握具有简单级数得反应,主要就是一级反应、a = b得二级反应与零级反应得动力学处理方法及其特点。
动力学得一般处理方法就是:对照反应得计量方程,(1)先写出起始(t = 0)与某一时刻(t = t)时,反应物与生成物得浓度;(2)写出速率方程得微分形式;(3)对速率方程进行不定积分,找出反应物(或生成物)得浓度与时间之间得线性关系;(4)对速率方程进行定积分,找出反应物(或生成物)浓度、时间与速率系数之间得定量关系。这样,就可以从实验测定得已知量求出未知量;(5)找出半衰期与反应物浓度之间得关系;(6)总结该反应得特点。主要掌握零级反应、一级反应与a = b得二级反应得特点。
确定反应级数得方法通常有4种,即积分法、微分法、半衰期法与改变反应物得比例得方法。但微分法由于需要多次作图,所以适合于在科学研究中使用。而改变反应物比例得方法就是建筑在前面方法得基础上,仅仅就是利用准级数得特点把两个未知级数分别进行确定而已。所以,通常用得最多得就是积分法(也称为尝试法),适合于确定整级数得反应,其次就是半衰期法,适合于确定除一级反应以外得其她级数反应。确定反应级数归根结底就是要熟练掌握具有简单级数反应得特点,如速率系数得单位、浓度与时间得线性关系、半衰期得特点等,只要发现有一个特点符合某反应级数,就可以确定其反应级数。基元反应一定具有简单得反应级数,从基元反应得反应式就可知道其反应级数。基元反应通常就是一级或二级,少数就是三级,基元反应不可能就是零级、分数级数或负级数。从基元反应得反应方程式,根据质量作用定律,就可以写出它得速率方程。值得注意得就是具有简单级数得反应不一定就是基元反应,这一点不能混淆。
典型得复杂反应就是由两个或两个以上得基元反应组成得,所以速率系数不止一个,用一个定积分式无法确定两个速率系数,要从复杂反应得特点,找出两个速率系数之间得关系,才能分别计算两个速率系数得值。
Arrhenius经验式表明了温度对反应速率影响得程度,使用该公式时得温度区间不
能太大,因为只有在温度温度区间不太大时,才能像Arrhenius那样把活化能瞧作为与温度无关得常数。Arrhenius经验式有若干种表达形式,各有各得用途。从微分式,很容易瞧出在速率系数随温度得变化率中,活化能得大小所起得作用,升高相同得温度,活化能高得反应其速率系数增加得比例就多。从不定积分式,可以瞧出与之间得线性关系,从直线得斜率可以求出反应得活化能,这就是科研中常用得求活化能得方法,因为作图得过程就就是求活化能平均值得过程。从Arrhenius公式得定积分式,可以根据两个温度下得速率系数求反应得活化能,这样显然要比作图法简单,但可能引入得误差也大。利用定积分式,还可以在已知活化能时,从一个温度下得速率系数,计算另一个温度下得速率系数,所以这个公式在做习题或考试时用得较多。从Arrhenius公式得指数式,可以一目了然地瞧出在指数项上得活化能与温度对速率系数得影响。
基元反应得活化能有明确得物理意义,就是指活化分子得平均能量与反应物分子平均能量得差值,可以利用图形瞧清楚正、逆反应活化能得含义与吸热反应与放热反应得区别。而复杂反应得活化能仅就是基元反应活化能得数学组合,组合得方式由表观速率系数与基元反应速率系数之间得关系决定,没有明确得物理意义。
在处理复杂反应时,要掌握几种近似得处理方法,常用得近似法有速控步法、稳态近似与平衡假设三种,其中以稳态近似最为重要。速控步近似法主要用于连续反应,平衡假设只适用于快平衡后面就是慢反应得复杂反应,而稳态近似方法对于有活泼中间产物生成得复杂反应基本都适用。
从爆炸反应,一方面了解发生爆炸有不同得机理,如支链爆炸与热爆炸等,但更重要得就是要了解引起爆炸得各种原因,要关心日常生活中常见得爆炸事故,如煤矿得瓦斯爆炸、化纤厂得纤维尘爆炸、面粉厂得粉尘爆炸等,并记住今后如何设法防止爆炸得发生。
速率理论只适用于基元反应。对于碰撞频率等计算公式得推导不必花太多时间,而重点要放在理论就是以什么作为模型？推导中引进了什么假定？计算速率系数得公式中各项得物理意义等,这样才能领会速率理论得优点及不足之处。在碰撞理论、过渡态理论与单分子反应三种理论中,对于过渡态理论应该了解得更多一点,而单分子理论只就是有所了解即可。
催化反应与光化学反应就是两个内容丰富得大课题,基础课中不可能讲得很深入,主要了解催化反应与光化学反应得基本概念与特点,了解它们得最新科研成果与应用,以拓宽知识面与提高学习兴趣。
三.思考题参考答案
1.有如下几个化学反应计量式,分别写出用参与反应得各种物质表示得速率表示式。设反应都就是基元反应,根据质量作用定律写出反应得速率方程。
(1)
(2)
(3)
(4)
答:化学反应速率得定义式为,用参与反应得任意一种物质表示得速率,都应该有相同得结果。基元反应得速率与各反应物浓度得幂乘积成正比,其中各浓度项得方次即为反应方程中各种物质得计量系数,这就就是质量作用定律,质量作用定律只适用于基元反应。所以
(1)
(2)
(3)
(4)
2.某化学反应得计量方程为,能认为这就是二级反应吗？
答:不能。反应级数应该从实验中求出。化学反应得计量方程只表示参与反应得各个物质得数量之间得关系,不代表反应机理,无法从计量方程获得反应得级数。若注明该反应就是基元反应,则可以运用质量作用定律,确定它就是双分子反应,通常也就就是二级反应。
基元反应得反应分子数在绝大部分得情况下就等于反应得级数。但就是,也有例外,同就是双分子反应,在不同得反应条件下,大部分表现为二级,但也有可能表现为一级。
3.化学反应得计量方程为,这样得反应就是否可能为基元反应？
答:不可能。根据微观可逆性原理,正、逆反应必须遵循相同得反应途径。至今已知基元反应最多只有三分子反应,现在逆反应有四个分子,所以逆反应不可能就是基元反应,则正反应也不可能就是基元反应。
4.零级反应就是否就是基元反应？
答:一定不就是。因为不可能有零分子反应。通常就是由于在总得反应机理中,反应得速率控制步骤与反应物得浓度无关,所以对反应物呈现零级反应得特点。零级反应一般出现在表面催化反应或酶催化反应中。在表面催化反应中,反应物通常总就是过量得,速控步就是被吸附在表面上得分子发生反应,所以反应速率与反应物得浓度无关。例如,在金属钨表面上得分解反应,通常对反应物呈零级得特征。
5.某一反应进行完全所需时间就是有限得,且等于(为反应物起始浓度),则该反应就是几级反应？
答:已知,即,当反应进行完全时,,这就是零级反应得特征,所以该反应为零级反应。
6.具有简单级数得反应就是否一定就是基元反应？
答:不一定。基元反应一定具有简单反应级数,但具有简单级数得反应不一定就是基元反应。例如,反应,实验测得这就是个二级反应,具有简单得反应级数,速率方程为。但它就是个总包反应,反应机理由若干步基元反应组成。
7.对一级、二级(a = b)与三级(a = b = c)反应,当反应物消耗50%,75% 与87、5%所需时间之比各为何值？
答:对一级反应,因为半衰期与反应物得起始浓度无关,就是一个常数,所以该比值为
对于其她级数(如n级)得反应,其定积分式得通式为
对二级反应,,当反应物消耗50%时,,;消耗75%时,,;消耗87、5%时,,;分别代入定积分得通式,再相比得
同理,对三级反应,用相同得方法,可得
8.用Arrhenius公式得定积分式,当用对1/T作图时,所得直线发生弯折,可能就是什么原因？
答:Arrhenius公式一般只适用于反应速率对温度呈指数关系得一类反应,Arrhenius假定活化能就是与温度无关得常数,所以用对1/T作图,应该得到一根直线。现在直线发生弯折,可能有如下三种原因:
(1) 温度区间太大,不再与温度T无关,使线性关系发生变化。
(2) 反应就是一个总包反应,由若干个基元反应组成,各基元反应得活化能差别较大。在不同得温度区间内,占主导地位得反应不同,使直线发生弯折。
(3) 温度得变化导致反应机理得改变,使表观活化能也改变。
9.已知平行反应与,且,为提高B得产量,应采取什么措施？
答:措施之一:选择合适得催化剂,只减小活化能,加快生成B得速率系数;措施之二:提高反应温度,使得增加量大于得增加量,使B得含量提高。
10.为什么有得反应在温度升高时,其速率反而下降？
答:这种现象叫做反应具有负得温度系数。这种反应不多,一般与NO得氧化反应有关。在这种反应得机理中,有一个放热显著得快反应,一个速控步。若在快速反应中放得热,比在速控步中吸得热还要多,则使整个表观活化能为负值,所以温度升高,速率反而下降。
11.在气相复合反应中,为什么有得仅仅就是双分子反应,而有得却要第三物种M参加？如: 2A → A2 2Cl + M → Cl2 + M
答:在原子或原子团复合时会形成化学键,就会释放能量。这能量若以光能放出,或可以分散到若干个其她键上,就不需要第三物种M参与;如果形成得分子只有一个或两个化学键,就需要一个第三物种M把释放得能量带走,否则,这个能量会转化为键得振动能,有可能导致生成得分子解离。
12.试尽可能完全地总结一下一级反应得特点。
答:(1)呈线性关系。
(2)速率系数k 得单位仅就是[时间]1。
(3)半衰期在定温下有定值,,与反应物得起始浓度无关。
(4)所有得分数衰期(如,,等)在定温下有定值,与反应物得起始浓度无关。
(5)反应物转化1/2,3/4与7/8所需时间得比值。
得比值不变。因为一级
(6)对于同一反应,在相同得反应条件下,当时间间隔相等时,c与c
反应得定积分式为,相当于,将它写成指数形式为
当实验得时间间隔相等时,即得值相同,所以也有定值。
13.碰撞理论与过渡态理论就是否对所有反应都适用？
答:不,化学反应速率理论通常只适用于基元反应。基元反应就是一步完成得反应,这两个速率理论就是要描述这一步化学反应得过程,根据反应得各种物理与化学性质,引进一些假设,推导出定量计算宏观反应速率系数得公式。
14.碰撞理论中得阈能得物理意义就是什么？与Arrhenius活化能在数值上有何关系？
答:碰撞理论中得阈能就是指,碰撞粒子得相对平动能在连心线上得分量必须大于这个得值,碰撞才就是有效得,所以也称为临界能。阈能与Arrhenius活化能在数值上得关系为。碰撞理论中得阈能要依赖实验活化能才能得到,所以碰撞理论还就是半经验得。
15.过渡态理论中得活化焓与Arrenius活化能有什么不同？
答:在温度不太高时,可以忽略两者得差别,不会引起太大得误差。但就是两者确实就是有差别得。(1)两者得物理意义不同,就是指反应物生成活化络合物时得标准摩尔焓变,就是指活化分子得平均能量与反应物分子平均能量得差值。
(2)两者在数值上也不完全相等,对凝聚相反应,两者差一个RT;对气相反应,差nRT,n就是气相反应物得计量系数之与。即
(凝聚相反应)
(有气相参与得反应)
16. 光化学初级反应得速率为什么通常等于吸收光速率,而与反应物得浓度无关？
答: 因为在光化学初级反应中,一个光子活化一个反应物分子。而反应物一般就是过量得,所以吸收光子得速率(即单位时间、单位体积中吸收光子得物质得量),就等于初级反应得速率,初级反应速率对反应物浓度呈零级反应。如
17.已知HI在光得作用下,分解为H2与I2得机理如下,试说出该反应得量子产率。
该反应得机理为: HI + hν→ H + I
H + HI → H2 + I
I + I + M → I2 + M
答: 量子产率应该等于1。因为碘化氢吸收了一个光子,生成了一个氢分子(或一个碘分子)。但该反应得量子效率应该等于2,因为吸收了一个光子,消耗了两个碘化氢分子。
18.现在已有科学家成功地用水光解制备氢气与氧气。为什么阳光照在水面上瞧不到有丝毫氢气与氧气生成？
答: 因为水不能直接吸收太阳光得能量,要由合适得光敏剂进行能量得传递。光化学反应得发生要靠光敏剂吸收一定波长得光使自己活化,然后将能量传给反应物,使它发生化学反应。例如氢气光解时得汞蒸气与光合作用中得叶绿素都就是光敏剂。
水光解得光敏剂在实验室规模已试制成功,如能大规模合成,而且又很便宜得话,就可以利用太阳能从水中制取氢气作燃料了。
19.催化剂为什么能加快反应速率？
答: 这个问题得问法不够全面。催化剂不一定只就是加快反应速率,也可能降低反应速率,所以应该说,催化剂为什么可以改变反应速率。
改变反应速率得本质就是改变反应历程,若使各基元步骤活化能组成得总表观活化能降低得话,就就是正催化剂,可以加快反应速率。如果使总表观活化能升高,就就是负催化剂,可以降低反应速率。凡就是有催化剂参与得反应,就不再就是基元反应了。
20.合成氨反应在一定温度与压力下,平衡转化率为25%。现在加入一种高效催化剂后,反应速率增加了20倍,问平衡转化率提高了多少？
答: 只要其她条件保持不变,平衡转化率仍然就是25%。因为催化剂只能同时增加正、逆反应得速率,使系统缩短到达平衡得时间,而不能改变平衡得组成。同样,一个热力学认为不可能进行得反应,任何催化剂都不能使它进行。催化剂不能改变与得数值。
四.概念题参考答案
1.某化学反应得方程式为,则在动力学中表明该反应为( )
(A)二级反应(B)基元反应
(C)双分子反应(D)无确切意义
答:(D)。只给出了化学反应得计量方程,这就是无法确定反应级数得。反应级数要用实验来确定。如果说该反应就是基元反应,则根据质量作用定律,可以确定该反应为二级反应,也就是双分子反应。
2.某化学反应得计量方程为,实验测定得到其速率系数为,则该反应得级数为( )
(A)零级反应(B)一级反应
(C)二级反应(D)三级反应
答:(C)。从化学反应得计量方程就是无法确定反应得级数得,除非说明计量方程就是基元反应。但就是从速率系数得单位就可以确定这就是一个二级反应,因为它符合二级反应得特征。
3.有某化学反应,已知反应物得转化分数时所需得时间,就是所需时间得2倍,则该反应就是( )
(A)级反应(B)二级反应
(C)一级反应(D)零级反应
答:(C)。,分数衰期之间呈倍数得关系,符合一级反应得特点,所以就是一级反应。也可以采用尝试法,设反应为一级,将已知数据代入一级反应得定积分式
,所以假设就是正确得,反应得级数为一级。
4.当某反应物得初始浓度为0、04 mol·dm3时,反应得半衰期为360 s,初始浓度
为0、024 mol·dm3时,半衰期为600 s,则此反应为( )
(A) 零级反应(B) 1、5 级反应
(C) 二级反应(D) 一级反应
答:(C)。这反应符合起始物浓度相等得二级反应得特点,半衰期与起始物得浓度成反比。
5.有一个放射性元素,其质量等于8 g,已知它得半衰期,则经过40 d后,其剩余质量等于( )
(A)4 g (B)2 g
(C)1 g (D)0、5 g
答:(D)。半衰期为,那相当于过了4个半衰期,即
6.对于反应,如果得起始浓度减小一半,其半衰期也缩短一半,则反应得级数为( )
(A) 一级(B) 二级
(C) 零级(D) 1、5 级
答:(C)。零级反应得半衰期与反应物得起始浓度成正比。
7.某基元反应,在等容得条件下反应,当反应进度为1mol时,吸热50 kJ。则该反应得实验活化能值得大小范围就是( )
(A) (B)
(C) (D)无法确定
答:(A)。根据基元反应活化能得示意图,活化能就是活化分子得平均能量与反应物分子得平均能量之差值。对于吸热反应,产物分子得平均能量高于反应物分子得平均能量,所以提供得活化能至少要等于产物所吸得热,一般总就是大于这个数值。所以应该选(A)。而对于放热反应,活化能与所放得热量之间就没有什么关系,不好确定。
8.对于一般得化学反应,当温度升高时,下面说法正确得就是( )
(A) 活化能明显降低(B) 平衡常数一定变大
(C) 正、逆反应得速率系数成比例变化(D) 反应到达平衡得时间变短
答:(D)。升高反应得温度,正、逆反应得速率系数都会变大,所以可以缩短到达平衡得时间。反应温度一般不会改变活化能得数值。平衡常数得数值就是增大还就是变小,要根据反应就是吸热还就是放热而定,题目没有给出。正、逆反应得活化能一般不可能相等,所以正、逆反应得速率系数不会成比例地变化。
9.某化学反应,温度升高1 K,反应得速率系数增加1%。则该反应得活化能得数值约为( )
(A) (B)
(C) (D)
答:(D)。根据Arrhenius公式得微分式,,温度升高1 K,反应得速率系数增加1%,相当于,所以。
10.有一个平行反应,①;②。已知反应①得活化能大于反应②得活化能,即,以下措施中哪一种不能改变获得产物B与D得比例？
( )
(A) 提高反应温度(B) 延长反应时间
(C) 加入适当催化剂(D) 降低反应温度
答:(B)。延长反应时间既不能改变反应速率系数,又不能改变反应得活化能,所以不能改变产物B与D得比例。提高反应温度,对活化能高得反应有利,即产物B得比例会提高。反之,降低反应温度,对活化能低得反应有利,产物B得比例会下降。加入适当催化剂,通常会加快主反应得速率,使主产物得比例提高。
11.有两个都就是一级得平行反应,,,设反应开始时,生成物得浓度都等于零。下列哪个结论就是不正确得？( )
(A) (B)
(C) (D)
答:(C)。级数相同得平行反应,其积分式与半衰期得表示式等,与同一级数得简单反应得相似,只就是速率系数就是两个平行反应速率系数得加与。如果反应开始时,没有生成物存在,则产物得浓度比就等于速率系数之比。但就是,表观活化能不等于组成平行反应得两个基元反应得活化能之与,两个活化能之间得关系要从得关系式导出(代入Arrhenius公式得指数式,进行整理即可)。
12.某总包反应得表观速率系数,则表观活化能与基元反应活化能之间得关系为
( )
(A) (B)
(C) (D)
答:(B)。将表观速率系数表示式得等式双方取对数,得
将等式双方对温度T求微分,由于纯数值不就是温度得函数,在求微分时等于零,所以得
在等式双方各乘以,得
根据活化能得定义式,,就得到表观活化能与基元反应活化能之间得关系为。
在表观速率系数中,速率系数得乘除关系,体现在表观活化能上就是加减得关系,速率系数得指数,就就是活化能得系数。速率系数得系数,在活化能得关系式中不会出现,因为在取对数时已经分离开了,在对温度微分时其值为零。
13.在简单碰撞理论中,有效碰撞得定义就是( )
(A) 互撞分子得总得动能超过阈能E c
(B) 互撞分子得相对总得平动能超过阈能E c
(C) 互撞分子得相对平动能,在连心线上得分量超过阈能E c
(D) 互撞分子得内部动能超过阈能E c
答:(C)。根据简单得硬球碰撞模型,只有互撞分子得相对平动能,在连心线上得分量超过阈能E c时,这时得碰撞才就是有效得。
14.在300 K时,某基元反应得阈能,则有效碰撞得分数值等于
( )
(A) (B)
(C) (D)
答:(D)。根据有效碰撞分数得定义式
所以在通常温度下,有效碰撞得分数就是很小得,大部分得碰撞就是无效得。
15.在碰撞理论中,校正因子P小于1得主要原因就是( )
(A) 反应体系就是非理想得(B) 空间得位阻效应
(C) 分子碰撞得激烈程度不够(D) 分子间得作用力
答:(B)。有得分子碰撞得激烈程度单从能量角度考虑已经可以引发反应,但就是由于空间得位阻效应,能量不能传递到要破裂得化学键上,或碰撞得部位不就是能发生反应得惰性部位,所以反应仍不能发生,使校正因子P小于1。
16.已知某液相双分子反应就是基元反应,它得实验活化能为,根据过渡态理论,与该反应得活化焓之间得关系为( )
(A) (B)
(C) (D)
答:(B)。对于液相反应,实验活化能与活化焓之间只差1个。在温度不高得情况下,通常可以认为。
17.在过渡态理论得计算速率系数得公式中,因子对所有反应几乎都就是一样得,所以被称为普适因子。在通常反应温度(设为500 K)时,其值约为( )
(A) (B)
(C) (D)
答: (C) 将k B与h两个常量代入,当温度在500 K左右时,进行计算
所得结果约为。当然温度不同,这个值也会有相应得变化。但就是在不知k B与h两个常量时,在不就是特别高得反应温度下,普适因子用不会引入太大得误差。
18.汽车尾气中得氮氧化物,在平流层中破坏奇数氧(与)得反应机理为
在此机理中,NO起得作用就是( )
(A) 总反应得产物(B) 总反应得反应物
(C) 催化剂(D) 上述都不就是
答:(C)。NO参与了破坏奇数氧得反应,但反应前后本身没有变化,起了催化剂得作用。所以汽车与喷气式飞机得尾气中得氮氧化物,对臭氧层得破坏就是十分严重得。
19.某一反应在一定条件下得平衡转化率为25、3%。保持反应得其她条件不变,加入某个高效催化剂,使反应速率明显加快,则平衡转化率得数值将( )
(A) 大于25、3% (B) 小于25、3%
(C) 等于25、3% (D) 不确定
答:(C)。催化剂只改变反应得速率,缩短到达平衡得时间,但就是它不能改变平衡得组成。
20.关于光化学反应,下列说法错误得就是( )
(A) 在等温、等压下,可以进行得反应
(B) 反应得速率基本不受温度得影响,甚至有负温度系数现象
(C) 反应初级过程得量子效率等于1
(D) 光化学反应得平衡常数等于热化学反应得平衡常数
答:(D)。光化学反应得平衡常数一般与吸收光得强度有关,不可能等于热化学反应得平衡常数。
五.习题解析
1.在1 100 K 时,在金属钨丝上发生分解。实验测定,在不同得得初始压力下所对应得半衰期,获得下列数据
3、5×1041、7×1040、75×104
7、6 3、7 1、7
试用计算得方法,计算该反应得级数与速率系数。
解: 根据实验数据,反应物得初始压力不断下降,相应得半衰期也不断下降,说明半衰期与反应物得起始浓度(或压力)成正比,这就是零级反应得特征,所以基本可以确定就是零级反应。用半衰期法来求反应得级数,根据半衰期法得计算公式
即
把实验数据分别代入,计算得
同理,用后面两个实验数据计算,得
所以,该反应为零级反应。利用零级反应得积分式,计算速率系数。正规得计算方法应该就是分别用3组实验数据,计算得3个速率系数,然后取平均值。这里只列出用第一组实验数据计算得结果,即
2.某人工放射性元素,能放出粒子,其半衰期为15 min。若该试样有80%被分解,计算所需得时间？
解:放射性元素得蜕变,符合一级反应得特征。对于一级反应,已知半衰期得数值,就能得到速率系数得值,因为一级反应得半衰期就是与反应物浓度无关得常数。然后再根据一级反应得定积分式,计算分解80%所需得时间。
试样被分解80%,即转化分数,代入一级反应得定积分式,得所需时间为
3.已知物质A得分解反应就是一级反应。在一定温度下,当A得起始浓度为时,分解20%得A需时。试计算
(1) 该反应得速率系数。
(2) 该反应得半衰期。
(3) 当A得起始浓度为时,分解20%得A所需得时间。
解:(1) 因为就是一级反应,已知在内A得分解分数,可利用一级反应得定积分式,计算速率系数k。即
(2)一级反应得半衰期与反应物得起始浓度无关,只要知道速率系数得值,就能计算一级反应得半衰期,即
(3) 对于一级反应,在达到各种转化分数时,所需得时间与半衰期一样,都与反应物得起始浓度无关。所以,只要转化分数相同,所需得时间也就相同。现在A得分解分数都就是20%,所以(3)得答案与已知得条件相同,也就是。
4.某抗菌素A注入人体后,在血液中呈现简单得级数反应。如果在人体中注射0、5 g该抗菌素,然后在不同时刻,测定A在血液中得浓度(以mg/100cm3表示),得到下面得数据:
4 8 12 16
0、480 0、326 0、222 0、151
(1) 确定反应得级数。
(2) 计算反应得速率系数。
(3) 求A得半衰期。
(4) 若要使血液中抗菌素浓度不低于0、370mg/100cm3,计算需要注射第二针得时间。
解:(1)有多种方法可以确定该反应得级数。
方法1.因为测定时间得间隔相同,。利用一级反应得定积分式,则。在时间间隔相同时,等式右边就是常数,则瞧等式左边c0/c得值,就是否也基本相同。将实验数据代入c0/c计算式进行计算,得
等式左边c0/c也基本就是一常数,所以可以确定该反应为一级。
方法2. 利用尝试法,假设反应就是一级,将c A与t得值代入一级反应得积分式,用每两组实验数据计算一个速率系数值,瞧就是否基本为一常数,
计算得到得速率系数值基本为一常数,所以原来得假设就是正确得,该反应为一级反应。
也可以用作图,也就就是用作图,若得到一条直线,说明就是一级反应。
(2) 将(1)中得到得几个速率系数,取一个平均值,得。
(3) 利用一级反应得半衰期公式
(4) 方法1。利用一级反应得积分式,以在4 h时测试得浓度为起始浓度,不低于0、37mg/100cm3得浓度为终态浓度,计算从4 h起到这个浓度所需得时间,
所以,注射第二针得时间约就是:
方法2。利用实验数据与已经得到得速率系数值,先计算抗菌素得初始浓度
解得抗菌素得初始浓度,则注射第二针得时间约为
5.在大气中,CO2得含量较少,但可鉴定出放射性同位素14C得含量。一旦CO2被光合作用“固定”,从大气中拿走14C,作为植物得组成后,新得14C又不再加入,那么植物中14C得放射量会以5770年为半衰期得一级过程减少。现从一棵古代松树得木髓中取样,测定得到得14C 含量就是大气中CO2得14C含量得54、9%,试计算该古松树得树龄。
解:放射性同位素得蜕变就是一级反应。设在大气中,CO2得14C含量为c0,古松树中14C 得含量为c。根据已知得14C得半衰期,利用一级反应得特点,计算出速率系数得值
再利用一级反应得定积分式,计算14C得量剩下54、9%所需得时间
这就就是该古松树得树龄,为4 997 年。
6.某有机化合物A,在酸催化下发生水解反应,在323 K,pH＝5得溶液中进行时,其半衰期为69、3 min,在pH＝4得溶液中进行时,其半衰期为6、93 min,且知在两个pH值得各自条件
下,半衰期均与A得初始浓度无关。设反应得速率方程为
试计算(1) 与得值。
(2) 在323 K 时,反应得速率系数k。
(3) 323 K 时,在pH＝3得水溶液中,A水解80％所需得时间。
解:根据已知条件,半衰期均与A得初始浓度无关,这就是一级反应得特征,所以对反应物A就是一级反应,即。
因为酸就是催化剂,反应前后其浓度不变,可并入速率系数项,即
根据一级反应得特点有,代入在不同酸浓度下得半衰期数值,两式相比,得
①
因为,所以在不同pH得溶液中,有
②
将①与②两个公式相比较,得 ＝1。
(2)根据一级反应得特征,
(3) 根据一级反应得定积分公式
7.在298 K时,乙酸乙酯与NaOH溶液发生皂化作用,已知反应得速率系数为。若起始时,乙酸乙酯与NaOH溶液得浓度均为,试求在10 min以后,乙酸乙酯得水解分数。
解:从速率系数得单位可以瞧出,这就是一个二级反应,又知道反应物得起始浓度相等,所以可利用得二级反应得速率方程得定积分式,计算乙酸乙酯得水解分数。速率方程得定积分式为
解得
在10 min以后,乙酸乙酯得水解分数为。
8.在298 K时,用旋光仪测定蔗糖在酸催化剂得作用下得水解速率。溶液得旋光度与蔗糖得浓度成一定得线性关系,根据旋光度得变化就等于在监测蔗糖浓度得变化。由于蔗糖得转化产物果糖与葡萄糖得旋光度不同,一个就是左旋得,另一个就是右旋得,使得蔗糖在水解过程中总得旋光度一直在改变。在不同时间所测得得旋光度列于下表:
试计算该反应得速率系数得值。
解:假设蔗糖在水中得水解反应就是一级反应,用代表蔗糖得起始浓度,代表任一时刻t 时蔗糖得浓度,代入一级反应得定积分式。如果代入不同时刻得实验数据,所得得速率系数基本为一常数,则说明假设就是正确得,该反应就是一级反应,将所得速率系数求平均值,就得到要求得值。一级反应得定积分式可以表示为
将实验数据分别代入,计算速率系数值
同理,可以求出其她速率系数得值,得平均值为。
该题也可以用作图法,以作图,会得到一条直线,直线得斜率就就是要求得速率系数得平均值。
用与浓度成线性关系得物理量得差值之比,代替浓度之比,这就是动力学中常用得方法。
9.酯得皂化作用通常都就是二级反应。在298 K时,当碱与酯得浓度均相等,NaOH与乙酸甲酯皂化作用得速率系数为,NaOH与乙酸乙酯皂化作用得速率系数为,两者得关系为。假定实验条件都相同,当乙酸甲酯得转化分数为0、90时,计算乙酸乙酯得转化分数。
解:相同得实验条件,表示就是在同一反应温度下,所有反应物得起始浓度相同,反应得时间也相同。利用起始物浓度相同得二级反应速率方程得定积分式,代入已知得数据,将两个积分式相比,消去相同项,根据两者速率系数之间得关系与乙酸甲酯得转化分数,就能得到乙酸乙酯得转化分数得值。
将两式相比,消去相同得起始浓度与反应时间,得:
解得:
即乙酸乙酯得转化分数为0、76 。
10.乙酸乙酯皂化反应就是一个二级反应。在一定温度下,当酯与NaOH得起始浓度都等于时,测定结果如下:在反应进行到4 min时,碱得浓度为;进行到6 min时,碱得浓度为。求反应得速率系数k。
解:这就是一个起始物浓度相同得二级反应,利用定积分式
将两组实验得时间与浓度得数据代入,就可以得到两个速率系数得值,取其平均值即可。
进行到4 min时,
进行到6 min时,
取两者得平均值,即就是要计算得速率系数值
11.在298 K时,测定乙酸乙酯皂反应得速率。反应开始时,溶液中乙酸乙酯与碱得浓度都
(2)若乙酸乙酯与碱得浓度都为,试计算该反应完成95%时所需得时间及该反应得半衰期。
解:(1) 假设反应就是二级反应,代入二级反应得定积分式,,计算速率系数值。已知得就是剩余碱得浓度,即得数值,所以
同理,可以求出其她得速率系数值分别为:
, ,, 。
速率常数基本为一常数,说明该反应为二级反应,其平均值为:
。
也可以用作图法来确定反应得级数。假设反应为二级,以作图。若得一直线,说明就是二级反应。从直线得斜率计算速率系数得值。
(2)利用以转化分数表示得二级反应得定积分式,与得二级反应得半衰期公式,就可以计算出转化95%所需得时间与半衰期。
12.在298 K时,某有机物A发生水解反应,用酸作催化剂,其速率方程可表示为:
。在保持A得起始浓度不变,改变酸浓度,分别测定了两组转化分数与所需得时间与,实验数据如下:
试求:对反应物A与对酸催化剂得反应级数与得值。
解:因为酸就是催化剂,在反应前后其浓度保持不变,所以速率方程可改写为准级数得形式:
从两次实验数据可知,两个反应得转化分数与所需得时间与得关系都就是,这就是一级反应得特征,所以对反应物A呈一级得特征,。
因为这就是准一级反应,得值与单位与得不同,得值与催化剂酸得浓度有关,即
根据一级反应半衰期得表示式,分别将两组实验得半衰期与酸得浓度得数值代入,将两式相比,消去相同项,得
解得:
酸就是催化剂,但它得浓度可以影响反应得速率,水解反应对催化剂酸得浓度也呈一级得特征。对于这种催化反应,一般都按准级数反应处理。这类表面上瞧来就是二级反应,但将催化剂得浓度并入速率系数项后,按准一级反应处理,可以使计算简化。
13.某一级反应得半衰期,在300 K与310 K分别为5 000 s与1 000 s,求该反应得活化能。
解: 已知一级反应得半衰期,就等于知道了一级反应得速率系数,因为
半衰期之比就等于速率系数得反比。根据Arrhenius公式得定积分公式,已知两个温度下得速率系数值,就可以计算反应得活化能。
解得活化能
14.某些农药得水解反应就是一级反应。已知在293 K时,敌敌畏在酸性介质中得水解反应也就是一级反应,测得它得半衰期为61、5 d,试求:在此条件下,敌敌畏得水解速率系数。若在343 K时得速率系数为0、173 h1,求在343 K时得半衰期及该反应得活化能E a 。
解: 一级反应得半衰期与反应物得起始浓度无关,从293 K时得半衰期表示式,求出该温度下得反应速率系数
再从343 K时得速率系数值,求出该温度下得半衰期
已知两个温度下得速率系数,根据Arrhenius公式得定积分公式,就可以计算反应得活化能。
解得
15.药物阿斯匹林得水解为一级反应。已知:在100℃时得速率系数为,活化能为。求在17℃时,阿斯匹林水解30%所需得时间。
解: 在已知活化能与一个温度下得速率系数得情况下,利用Arrhenius公式得定积分式,首先求出在17℃(290、2 K)时得速率系数
解得:
然后,利用一级反应得定积分式,求在290、2 K时转化30%所需得时间
16.已知乙烯得热分解反应为一级反应,反应得活化能。在1 073 K时,反应经过10 h有50%得乙烯分解,求反应在1 573 K时,分解50%得乙烯需要得时间。
解: 解这一类题,要考虑温度对反应速率系数得影响。在已知活化能与一个温度下得速率系数得情况下,利用Arrhenius公式得定积分式,求另一温度下得速率系数值,再计算分解50%得乙烯所需时间。
而本题就是一级反应,又就是求分解50%所需得时间,这时间就就是半衰期。所以可利用一级反应得速率系数与半衰期得关系,代入Arrhenius公式,将不同温度下得速率系数之比,转化为不同温度下半衰期得反比,即
解得:
从本题计算可以瞧出反应温度对速率得影响就是很大得。当然,过高得反应温度在工业上也就是不容易达到得,反应速率太快还会带来不安全因素。
17.某药物如果有30％被分解,就认为已失效。若将该药物放置在3℃得冰箱中,其保质期为两年。某人购回刚出厂得这个药物,忘了放入冰箱,在室温(25℃)下搁置了两周。请通过计算说明,该药物就是否已经失效。已知药物得分解分数与浓度无关,且分解得活化能。
解:已知药物得分解分数与浓度无关,说明这就是一级反应。又已知反应得活化能,利用Arrhenius公式,可以计算两个温度下速率系数得比值。
因为就是一级反应,求得都就是分解30％所需得时间,则两个温度下速率系数得比值就等于所需时间得反比,即
解得:
即分解30％所需得时间为11、14天,故在室温(25℃)下搁置二周,该药物已失效。
18.某一级反应,在40℃时,反应物转化20%需时15 min ,已知其活化能为。若要使反应在15 min 内,反应物转化50%,问反应温度应控制在多少？
解:对于一级反应,已知反应完成20% 所需得时间,就可以从它得积分式求出反应得速率系数
对于一级反应,已知半衰期(完成50%所需得时间),就可以计算该温度下得速率系数
根据Arrhenius公式得定积分公式,T2成了唯一得未知数
南京大学《物理化学》练习 第十章 化学动力学基础(一)
第十章化学动力学基础（一） 返回上一页 1. 298 K时N2O5(g)分解反应半衰期t1/2为5.7 h,此值与N2O5的起始浓度无关,试求: (1) 该反应的速率常数. (2) 作用完成90%时所须的时间. 2. 某人工放射性元素放出α粒子,半衰期为15 min ,试问该试样有80%分解,需时若干? 3. 把一定量的PH3(g)迅速引入温度为950 K的已抽空的容器中,待反应物达到该温度时开始计时(此时已有部分分解),测得实验数据如下: t/s 0 58 108 ∞ P/kPa 35.00 36.34 36.68 36.85 已知反应 4pH3(g) P4(g) + 6H2(g) 为一级反应,求该反应的速率常数k值(设在t=∞时反应基本完成) 4. 在某化学反应中随时检测物质A的含量,1小时后,发现A已作用了75%,试问2小时后A还剩余多少没有作用?若该反应对A 来说是: (1) 一级反应. (2) 二级反应(设A与另一反应物B起始浓度相同) (3) 零级反应(求A作用完所用时间) 5. 在298 K时, NaOH与CH3COOCH3皂化作用的速率常数k2与NaOH与CH3COOC2H5皂化作用的速率常数k2' 的关系为k2=2.8k2' .试问在相同的实验条件下,当有90% CH3COOCH3被分解时, CH3COOC2H5的分解百分数为若干?
6. 对反应2NO(g) +2H2(g)---> N2(g) +2H2O(l) 进行了研究,起始时NO与H2的物质的量相等.采用不同的起始压力相应的有不同的半衰期,实验数据为: p0 /kPa 47.20 45.40 38.40 33.46 26.93 t1/2/min 81 102 140 180 224 求该反应级数为若干? 7. 反应A+B P的动力学实验数据如下, [A]0/(mol·dm-3) 1.0 2.0 3.0 1.0 1.0 [B]0/(mol·dm-3) 1.0 1.0 1.0 2.0 3.0 r0/(mol·dm-3·s-1) 0.15 0.30 0.45 0.15 0.15 若该反应的速率方程为 ,求x和y的值. 8. 碳的放射性同位素在自然界树木中的分布基本保持为总碳量的 1.10×%.某考古队在一山洞中发现一些古代木头燃烧的灰烬,经分析的含 量为总碳量的9.87×%,已知的半衰期为5700年,试计算这灰距今约有多少年? 9. 某抗菌素在人体血液中呈现简单级数的反应,如果给病人在上午8点注射一针抗菌素,然后在不同时刻t测定抗菌素在血液中的浓度c(以mg/100 cm3表示),得到以下数据 t/h 4 8 12 16 c /(mg/100 cm3） 0.480 0.326 0.222 0.151 (1) 确定反应的级数. (2) 求反应的速率常数k和半衰期t1/2.
第二章 化学反应动力学基础(答案)
第二章 反应动力学基础 一、填空题 1. 生成主产物的反应称为 主反应 ，其它的均为 副反应 。 2. 化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为C K ，用逸度表示的速率常数f K ，则C K =n f K 。 3. 化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为C K ，用气体摩尔分率表示的速率常数y K ， 则C K = n p RT ???? ?? y K 。 4. 化学反应速率式为βαB A C A C C K r =-，用浓度表示的速率常数为C K ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数P K ，则C K =____)()(βα+RT ___P K 。 5. 反应A + B → C ，已知115.0-=s k ，则反应级数n= 1 。 6. 反应3A → P ，已知s l mol k ?=/15.0，则反应级数n=___0____。 7. 活化能的大小直接反映了 反应速率 对温度的敏感程度。 8. 对于一非恒容均相化学反应B A B A αα?，反应组分A 的化学反应速率=-A r Vdt dn r A A -=- 。（ V d t dn r A A -=-、 Vdt dn r B A -=-、dt dC r A A -=-、dt dC r B A -=-） 9. 气相反应A + B → 3P + S 进料时无惰性气体，A 与B 以1∶1摩尔比进料，则膨胀因子A δ=____2___。 10. 气相反应3A + B → P + S 进料时无惰性气体，A 与B 以2∶1摩尔比进料，则膨胀因子A δ=___-2/3____ 11. 在一间歇恒容反应器中进行如下平行反应12k k A P A S ??→??→，P 为目的产物，已知0A c 的单位为[]/mol L ，1k 的单位为1s -????，2k 的单位为[]/L mol s ?，活化能12E E >。则R A = )(221A A C k C k +- 。目的产物P 的瞬时选择性P S = 1212A A A k c k c k c + ，为了提高P S ，A c 要控制得较 低 ，T 要控制得较 高 。
化学反应动力学习题
化学动力学基础(习题课) 1. 某金属的同位素进行β放射，经14d（1d=1天后，同位素的活性降低6.85%。求此同位素的蜕变常数和半衰期；要分解 90.0%，需经多长时间？ 解：设反应开始时物质的质量为100%，14d后剩余未分解者为100%-6.85%，则 代入半衰期公式得 一、是非题 下列各题中的叙述是否正确？正确的选“√”，错误的选“×”。 √× 1.反应速率系数k A与反应物A的浓度有关。 √× 2.反应级数不可能为负值。 √× 3.对二级反应来说，反应物转化同一百分数时，若反应物的初始浓度愈低，则所需时间愈短。 √× 4.对同一反应，活化能一定，则反应的起始温度愈低，反应的速率系数对温度的变化愈 敏感。 √× 5. Arrhenius活化能的定义是。
√× 6.若反应A?Y，对A为零级，则A的半衰期。 二、选择题 选择正确答案的编号： 某反应，A → Y，其速率系数k A=6.93min-1，则该反应物A的浓度从1.0mol×dm-3变到0.5 mol×dm-3所需时间是： (A)0.2min；(B)0.1min；(C)1min；(D)以上答案均不正确。 某反应，A → Y，如果反应物A的浓度减少一半，它的半衰期也缩短一半，则该反应的级数 为： (A)零级；(B)一级；(C)二级；(D)以上答案均不正确。 三、填空题 在以下各小题的“ 1.某化学反应经证明是一级反应，它的速率系数在298K时是k=( 2.303/3600)s-1，c0=1mol×dm-3。 (A)该反应初始速率u0为 (B)该反应的半衰期t1/2 (C)设反应进行了1h，在这一时刻反应速率u1为 2.只有一种反应物的二级反应的半衰期与反应的初始浓度的关系为 3.反应A → B+D中，反应物A初始浓度c A,0=1mol×dm-3，初速度u A,0=0.01mol×dm-3×s-1，假定该反 应为二级，则其速度常数k A为t1/2为。 4.某反应的速率系数k=4.62′10-2min-1，则反应的半衰期为 5.反应活化能E a=250kJ×mol-1，反应温度从300K升高到310K时，速率系数k增加
第十一章 化学动力学基础(一)习题
化学动力学基础（一） 一、简答题 1.反应Pb(C 2H 5)4=Pb+4C 2H 5是否可能为基元反应？为什么？ 2.某反应物消耗掉50％和75％时所需要的时间分别为t 1/2和 t 1/4，若反应对该反应物分别是一级、二级和三级，则t 1/2： t 1/4的比值分别是多少？ 3.请总结零级反应、一级反应和二级反应各有哪些特征？平行反应、对峙反应和连续反应又有哪些特征？ 4.从反应机理推导速率方程时通常有哪几种近似方法？各有什么适用条件？ 5.某一反应进行完全所需时间时有限的，且等于k c 0（C 0为反应物起始浓度），则该反应是几级反应？ 6. 质量作用定律对于总反应式为什么不一定正确？ 7. 根据质量作用定律写出下列基元反应速率表达式: （1）A+B→2P （2）2A+B→2P （3）A+2B→P+2s （4）2Cl 2+M→Cl 2+M 8.典型复杂反应的动力学特征如何? 9.什么是链反应?有哪几种? 10.如何解释支链反应引起爆炸的高界限和低界限? 11.催化剂加速化学反应的原因是什么? 二、证明题 1、某环氧烷受热分解，反应机理如下： 稳定产物?→??+?+??→??++??→??? +??→?432134 33k k k k CH R CH R CH RH CO CH R H R RH
证明反应速率方程为()()RH kc dt CH dc =4 2、证明对理想气体系统的n 级简单反应，其速率常数()n c p RT k k -=1。 三、计算题 1、反应2222SO Cl SO +Cl →为一级气相反应，320℃时512.210s k --=?。问在320℃ 加热90min ，22SO Cl 的分解百分数为若干？[答案：11.20%] 2、某二级反应A+B C →初速度为133105---???s dm mol ，两反应物的初浓度皆为 32.0-?dm mol ，求k 。[答案：11325.1---??=s mol dm k ] 3、781K 时22H +I 2HI →，反应的速率常数3-1-1HI 80.2dm mol s k =??，求2H k 。[答 案：113min 1.41---??=mol dm k ] 4、双光气分解反应32ClCOOCCl (g)2COCl (g)→可以进行完全，将反应物置于密 闭恒容容器中，保持280℃，于不同时间测得总压p 如下： [答案： 1.1581a =≈;-14-12.112h 5.8710s k -==?] 5、有正逆反应均为一级反应的对峙反应： D-R 1R 2R 32L-R 1R 2R 3CBr 已知半衰期均为10min ，今从D-R 1R 2R 3CBr 的物质的量为1.0mol 开始，试计算10min 之后，可得L-R 1R 2R 3CBr 若干？[答案：0.375mol] 6、在某温度时，一级反应A →B ，反应速率为0.10mol ·dm -3·s -1时A 的转化率 为75%，已知A 的初始浓度为0.50mol ·dm -3，求(1)起始反应初速率；(2)速率常数。[答案：r 0=0.40s -1 ; k = 0.80 dm 3·mol -1·s -1 ] 7、在某温度时，对于反应A+B →P ，当反应物初始浓度为0.446和0.166mol ·dm -3 时，测 得反应的半衰期分别为4.80和12.90min ，求反应级数。[答案：2] 8、某二级反应，已知两种反应物初始浓度均为0.1mol ·dm -3，反应15min 后变
化学反应动力学基础(一)-学生
5202 反应 2O 3→ 3O 2的速率方程为 - d[O 3]/d t = k [O 3]2[O 2]-1 ， 或者 d[O 2]/d t = k '[O 3]2[O 2]-1，则速率常数 k 和 k ' 的关系是： ( ) (A) 2k = 3k ' (B) k = k ' (C) 3k = 2k ' (D) -k /2 = k '/3 5203 气相反应 A + 2B ─→ 2C ，A 和 B 的初始压力分别为 p A 和 p B ，反应开始时 并无 C ，若 p 为体系的总压力，当时间为 t 时，A 的分压为： ( ) (A) p A - p B (B) p - 2p A (C) p - p B (D) 2(p - p A ) - p B 5204 对于反应 2NO 2= 2NO + O 2，当选用不同的反应物和产物来表示反应速率时，其相互关系为：( ) (A) -2d[NO 2]/d t = 2d[NO]/d t = d[O 2]/d t (B) - d[NO 2]/2d t = d[NO]/2d t = d[O 2]/d t = d ξ /d t (C) - d[NO 2]/d t = d[NO]/d t = d[O 2]/d t (D) - d[NO 2]/2d t = d[NO]/2d t = d[O 2]/d t = 1/V d ξ /d t 5207 气相基元反应 2A k 1 B 在一恒容的容器中进行，p 0为 A 的初始压力, p t 为时间 t 时反应 体系总压，此反应速率方程 d p t / d t = 。 - k (2p t - p 0)2 5208 有一反应 mA → nB 是一简单反应，其动力学方程为 -d c A / d t = kc A m ， c A 的单位为 mol ·dm -3， 时间单位为 s ，则： (1) k 的单位为 ___________ mol 1- m ·dm 3( m -1)·s -1 (2) 以d c B /d t 表达的反应速率方程和题中给的速率方程关系为 B A A A 1d 1d 'd d m m c c k c k c n t m t m =-== 5209 反应 2N 2O 5─→ 4NO 2+ O 2 在328 K 时，O 2(g)的生成速率为0.75×10-4 mol ·dm -3·s -1。 如其间任一中间物浓度极低, 难以测出, 则该反应的总包反应速率为 _______________mol ·dm -3·s -1, N 2O 5之消耗速率为__________ mol ·dm -3·s -1，NO 2之生成速率为_______________mol ·dm -3·s -1 。0.75×10-4, 1.50×10-4, 3.00×10-4 5210 O 3分解反应为 2O 3─→3O 2 ，在一定温度下, 2.0 dm 3容器中反应。实验测出O 3每秒消耗1.50×10-2 mol, 则反应速率为_______________mol ·dm -3·s -1氧的生成速率为_______________mol ·dm -3·s -1, d ξ /d t 为_______________ 0.75×10-2, 2.25×10-2, 1.50×10-2.。 5211 2A ＋B ＝2C 已知反应某一瞬间, r A ＝12.72 mol ·dm -3·h -1, 则 r B ＝ , r C ＝_____________r B ＝6.36 mol ·dm -3·h -1, r C ＝12.72mol ·dm -3·h -1 5212分别用反应物和生成物表示反应A ＋3B ＝2C 的反应速率, 并写出它们间关系为： 。r A ＝ 13r B ＝1 2 r C 5222 有关基元反应的描述在下列诸说法中哪一个是不正确的： ( ) (A) 基元反应的级数一定是整数 (B) 基元反应是“态－态”反应的统计平均结果 (C) 基元反应进行时无中间产物，一步完成 (D) 基元反应不一定符合质量作用定律 5223 400 K 时，某气相反应的速率常数k p = 10-3(kPa)-1·s -1，如速率常数用 k C 表示，则 k C 应为： (A) 3.326 (mol ·dm -3)-1·s -1 k C = k p (RT ) (B) 3.0×10-4 (mol ·dm -3)-1·s -1 (C) 3326 (mol ·dm -3)-1·s -1 (D) 3.0×10-7 (mol ·dm -3)-1·s -1 5224 如果反应 2A + B ＝ 2D 的速率可表示为：
化学反应动力学基础-学生整理版
5202 反应 2O 3→ 3O 2的速率方程为 - d[O 3]/d t = k [O 3]2[O 2]-1 ， 或者 d[O 2]/d t = k '[O 3]2[O 2]-1，则速率常数 k 和 k ' 的关系是： ( ) (A) 2k = 3k ' (B) k = k ' (C) 3k = 2k ' (D) -k /2 = k '/3 5203 气相反应 A + 2B ─→ 2C ，A 和 B 的初始压力分别为 p A 和 p B ，反应开始时 并无 C ，若 p 为体系的总压力，当时间为 t 时，A 的分压为： ( ) (A) p A - p B (B) p - 2p A (C) p - p B (D) 2(p - p A ) - p B 5204 对于反应 2NO 2= 2NO + O 2，当选用不同的反应物和产物来表示反应速率时，其相互关系为：( ) (A) -2d[NO 2]/d t = 2d[NO]/d t = d[O 2]/d t (B) - d[NO 2]/2d t = d[NO]/2d t = d[O 2]/d t = d ξ /d t (C) - d[NO 2]/d t = d[NO]/d t = d[O 2]/d t (D) - d[NO 2]/2d t = d[NO]/2d t = d[O 2]/d t = 1/V d ξ /d t 5207 气相基元反应 2A k 1 B 在一恒容的容器中进行，p 0为 A 的初始压力, p t 为时间 t 时反应 体系总压，此反应速率方程 d p t / d t = 。 - k (2p t - p 0)2 5208 有一反应 mA → nB 是一简单反应，其动力学方程为 -d c A / d t = kc A m ， c A 的单位为 mol ·dm -3， 时间单位为 s ，则： (1) k 的单位为 ___________ mol 1- m ·dm 3( m -1)·s -1 (2) 以d c B /d t 表达的反应速率方程和题中给的速率方程关系为 B A A A 1d 1d 'd d m m c c k c k c n t m t m =-== 5209 反应 2N 2O 5─→ 4NO 2+ O 2 在328 K 时，O 2(g)的生成速率为0.75×10-4 mol ·dm -3·s -1。 如 其间任一中间物浓度极低, 难以测出, 则该反应的总包反应速率为 _______________mol ·dm -3·s -1, N 2O 5 之消耗速率为__________ mol ·dm -3·s -1，NO 2之生成速率为_______________mol ·dm -3·s -1 。0.75×10-4, 1.50×10-4, 3.00×10-4 5210 O 3分解反应为 2O 3─→3O 2 ，在一定温度下, 2.0 dm 3容器中反应。实验测出O 3每秒消耗1.50× 10-2 mol, 则反应速率为_______________mol ·dm -3·s -1氧的生成速率为_______________mol ·dm -3·s -1, d ξ /d t 为_______________ 0.75×10-2, 2.25×10-2, 1.50×10-2.。 5211 2A ＋B ＝2C 已知反应某一瞬间, r A ＝12.72 mol ·dm -3·h -1, 则 r B ＝ , r C ＝_____________r B ＝6.36 mol ·dm -3·h -1, r C ＝12.72mol ·dm -3·h -1 5212分别用反应物和生成物表示反应A ＋3B ＝2C 的反应速率, 并写出它们间关系为： 。 r A ＝13r B ＝12 r C 5222 有关基元反应的描述在下列诸说法中哪一个是不正确的： ( ) (A) 基元反应的级数一定是整数 (B) 基元反应是“态－态”反应的统计平均结果 (C) 基元反应进行时无中间产物，一步完成 (D) 基元反应不一定符合质量作用定律 5223 400 K 时，某气相反应的速率常数k p = 10-3(kPa)-1·s -1，如速率常数用 k C 表示，则 k C 应为： (A) 3.326 (mol ·dm -3)-1·s -1 k C = k p (RT ) (B) 3.0×10-4 (mol ·dm -3)-1·s -1 (C) 3326 (mol ·dm -3)-1·s -1 (D) 3.0×10-7 (mol ·dm -3)-1·s -1 5224 如果反应 2A + B ＝ 2D 的速率可表示为：
化学反应动力学第二章习题答案
化学反应动力学 第二章习题 1、The first-order gas reaction SO 2Cl 2 → SO 2 + Cl 2 has k = 2.20 ? 10-5 s -1 at 593K, (1) What percent of a sample of SO 2Cl 2 would be decomposed by heating at 593K for 1 hour? (2) How long will it take for half the SO 2Cl 2 to decompose? 解：一级反应动力学方程为： t k e Cl SO Cl SO ?-?=ο][][2222 ? t k e Cl SO Cl SO ?-=ο ][] [2222 (1) 反应达1小时时：60 601020.222225][][???--=e Cl SO Cl SO ο =0.924=92.4% 已分解的百分数为：100%-92.4%=7.6% (2) 当 21][][2222=οCl SO Cl SO 时，7.315062 1 ln 1=-=k t s 5 21102.2693 .0-?= t = 31500 s = 8.75 hour 2、T-butyl bromide is converted into t-butyl alcohol in a solvent containing 90 percent acetone and 10 percent water. The reaction is given by (CH 3)3CBr + H 2O → (CH 3)3COH + HBr The following table gives the data for the concentration of t-utyl bromide versus time: T(min) 0 9 18 24 40 54 72 105 (CH 3)CBr (mol/L) 0.1056 0.0961 0.0856 0.0767 0.0645 0.0536 0.0432 0.0270 (1) What is the order of the reaction? (2) What is the rate constant of the reaction? (3) What is the half-life of the reaction? 解： (1) 设反应级数为 n ，则 n A k dt A d ][] [=- ? kt A A n n =---1 1][1][1ο 若 n=1，则 ] [][ln 1A A t k ο = t = 9 01047.00961.01056.0ln 91==k ， t = 18 01167.00856.01056 .0ln 181==k t = 24 01332.00767.01056.0ln 241== k ， t = 40 01232.00645 .01056.0ln 401==k t = 54 01256.0=k ， t = 72 01241.0=k ， t = 105 01299.0=k
化学反应动力学
化学反应动力学 既是异想天开，又实事求是，这是科学工作者特有的风格，让我们在 无穷的宇宙长河中探索无穷的真理吧。 郭沫若 经典化学热力学从静态的角度（相对静止）去研究化学反应，解决了化学反应进行中能量转换、过程方向、限度、以及各种平衡性质的计算问题。由于经典热力学只研究过程的起始状态与终结状态，不研究过程的各瞬间状态，故对于一个化学反应，其实际产量是多少？需要多少时间？反应中经历了怎样的过程等问题，经典热力学无法解决，这些问题均有待于化学反应动力学来解决。 “静止是相对的，而运动则是绝对的”，化学动力学是从动态的角度（绝对运动） 去研究化学反应即化学运动全过程的学科，它的任务较热力学更为复杂和艰巨。化学动力学的主要任务是研究反应速率和探求反应机理，具体可包括三方面内容：1.研究化学反应过程的各种因素（如分子结构、温度、压力、浓度、介质、催化剂等）对化学反应速率的影响；2.揭示化学反应宏观与微观的机理（反应物按何种途径、经何步骤才转化为最终产物）；3.定量地研究总包反应与各种基元反应。 如果一个化学反应在热力学上判断是可能发生的，要使这种可能性变为现实，则该 反应必须要以一定的速率进行，可以说“速度就是效率，速度就是效益”。化学反应的体系内的许多性质及外部条件都会影响平衡和反应速率，平衡问题和速率问题是相互关连的，由于目前仍未有处理它们相关的定量方法，故还需要分别去研究平衡问题和化学反应速率问题。化学动力学作为一门独立的学科，近百年来发展相对较为迅速，但目前动力学理论与热力学相比，尚有较大差距。本章着重介绍了化学动力学的唯象规律、有关反应机理及反应速率理论的基本内容。 1、反应速率 反应物分子经碰撞后才可能发生反应，在一定温度下，化学反应的速率正比于反应分子的碰撞次数，而在单位体积中，单位时间内的碰撞次数又与反应物的浓度成正比，可见反应速率与反应物浓度直接相关，反应速率就是参加反应的某一物质的浓度随时间的变化率。 对于等容体系中进行的反应：aA+bB →dD+eE ，可以分别用体系中各物质的浓度变化 写出速率表示式，如反应物消耗速率 （负号表示反应期间反应物浓度是减少，以保证速率为正值），产物生成速率： dt dC r dt dC r B B A A -=-=，
第二章化学反应速率练习题及答案
第二章化学反应速率练习题 一、填空题 1.某反应，当升高反应温度时，反应物的转化率减小，若只增加体系总压时，反应物的转化率提高，则此反应为热反应，且反应物分子数（大于、小于）产物分子数。 2.对于反应，其反应级数一定等于反应物计量系数，速度常数的单位由决定，若k的单位为L2·mol－2·S－1，则对应的反应级数为。 3.可逆反应A(g)+ B(g)?C(g)+Q达到平衡后，再给体系加热正反应速度，逆反应速度，平衡向方向移动。 4.在500K时，反应SO2(g)＋1/2O2(g)?SO3(g)的K p = 50，在同一温度下，反应2SO (g)?2SO2(g)＋O2(g)的K p =。 3 5.反应：HIO3＋3H2SO3→HI＋3H2SO4，经实验证明，该反应分两步完成；（1）HIO3＋ H2SO3 → HIO2＋H2SO4（慢反应），（2）HIO2＋2H2SO3 →HI＋2H2SO4（快反应），因此反应的速度方程式是。 6.在298K温度下，将1摩尔SO3放入1升的反应器内，当反应2SO3(g)?2SO2(g)＋O2(g)达到平衡时，容器内有0.6摩尔的SO2，其K C是，K p是。（R = 8.314 kPa·L·K－1·mol－1）。 7.已知下列反应的平衡常数：H2(g)＋S(s)?H2S(g)，K c=1.0 ×10－3；S(s)＋O2(g)?SO (g)，K c= 5.0 ×106；H2(g) + SO2(g)?H2S(g) + O2(g)的平衡常数K c为。 2 8.简单反应A= B + C，反应速度方程为，反应级数为，若分别以A、B两种物质表示该反应的反应速度，则V A与V B。 9.阿仑尼乌斯公式中e－Ea/RT的物理意义是。 10.催化剂能加快反应速度的原因是它改变了反应的，降低了反应的，从而使活化分子百分数增加。 二、判断题(正确的请在括号内打√，错误的打×) 11.某温度下2N2O5= 4NO2 + O2该反应的速度和以各种物质表示的反应速度的关系为： V = 1/2V N O5= 1/4V NO2= V O2 。（） 2 12.化学反应平衡常数K值越大，其反应速度越快。（） 13.因为平衡常数和反应的转化率都能表示化学反应进行的程度，所以平衡常数即是反应的转化率。（） 14.在2SO2+ O2?2SO3的反应中，在一定温度和浓度的条件下，无论使用催化剂或不使用催化剂，只要反应达到平衡时，产物的浓度总是相同的。（） 15.增加温度，使吸热反应的反应速度加快，放热反应的反应速度减慢，所以增加温度使平衡向吸热反应方向移动。（） 16.化学平衡常数K c等于各分步反应平衡常数K c1，K c2……之和。（） 17.催化剂可影响反应速度，但不影响热效应。（） 18.化学反应平衡常数K值越大，其反应速度越快。（） 19.在一定温度下反应的活化能愈大，反应速度亦愈大。（） 20.催化剂将增加平衡时产物的浓度。（） 21.一个气体反应的标准自由能变△GΘ298，是指反应物和产物都处于298.15K且混合气体的总压力为100kPa时反应的自由能变。（） 22.体系由状态1→状态2的过程中，热(Q)和功(W)的数值随不同的途径而异。()
化学反应动力学第二章习题参考答案
化学反应动力学 第二章习题 1、The first-order gas reaction SO 2Cl 2 → SO 2 + Cl 2 has k = 2.20 ? 10-5 s -1 at 593K, (1) What percent of a sample of SO 2Cl 2 would be decomposed by heating at 593K for 1 hour? (2) How long will it take for half the SO 2Cl 2 to decompose? 解：一级反应动力学方程为： t k e Cl SO Cl SO ?-?=ο][][2222 ? t k e Cl SO Cl SO ?-=ο ][] [2222 (1) 反应达1小时时： 60601020.222225][] [???--=e Cl SO Cl SO ο =0.924=92.4% 已分解的百分数为：100%-92.4%=7.6% (2) 当 21][][2222=οCl SO Cl SO 时，7.315062 1 ln 1=-=k t s 5 21102.2693 .0-?= t = 31500 s = 8.75 hour 2、T-butyl bromide is converted into t-butyl alcohol in a solvent containing 90 percent acetone and 10 percent water. The reaction is given by (CH 3)3CBr + H 2O → (CH 3)3COH + HBr The following table gives the data for the concentration of t-utyl bromide versus time: T(min) 0 9 18 24 40 54 72 105 (CH 3)CBr (mol/L) 0.1056 0.0961 0.0856 0.0767 0.0645 0.0536 0.0432 0.0270 (1) What is the order of the reaction? (2) What is the rate constant of the reaction? (3) What is the half-life of the reaction? 解： (1) 设反应级数为 n ，则 n A k dt A d ][] [=- ? kt A A n n =---11][1][1ο 若 n=1，则 ] [][ln 1A A t k ο = t = 9 01047.00961.01056.0ln 91==k ， t = 18 01167.00856.01056 .0ln 181==k t = 24 01332.00767.01056.0ln 241== k ， t = 40 01232.00645 .01056.0ln 401==k t = 54 01256.0=k ， t = 72 01241.0=k ， t = 105 01299.0=k
最新化学反应动力学习题
化学反应动力学习题
化学动力学基础(习题课) 1. 某金属的同位素进行β放射，经14d（1d=1天后，同位素的活性降低6.85%。求此同位素的蜕变常数和半衰期；要分解 90.0%，需经多长时间？ 解：设反应开始时物质的质量为100%，14d后剩余未分解者为100%-6.85%，则 代入半衰期公式得 一、是非题 下列各题中的叙述是否正确？正确的选“√”，错误的选“×”。 √× 1.反应速率系数k A与反应物A的浓度有关。 √× 2.反应级数不可能为负值。 √× 3.对二级反应来说，反应物转化同一百分数时，若反应物的初始浓度愈低，则所需时间愈短。 √× 4.对同一反应，活化能一定，则反应的起始温度愈低，反应的速率系数对温度的变化愈 敏感。
√× 5. Arrhenius活化能的定义是。 √× 6.若反应A?Y，对A为零级，则A的半衰期。 二、选择题 选择正确答案的编号： A 1. 某反应，A → Y，其速率系数k A=6.93min-1，则该反应物A的浓度从1.0mol×dm-3变到0.5 mol×dm-3所需时间是： (A)0.2min；(B)0.1min；(C)1min；(D)以上答案均不正确。 A 2. 某反应，A → Y，如果反应物A的浓度减少一半，它的半衰期也缩短一半，则该反应的级数 为： (A)零级；(B)一级；(C)二级；(D)以上答案均不正确。 三、填空题 在以下各小题的“”处填上答案。 1.某化学反应经证明是一级反应，它的速率系数在298K时是k=( 2.303/3600)s-1，c0=1mol×dm-3。 (A)该反应初始速率u0为 (B)该反应的半衰期t1/2= (C)设反应进行了1h，在这一时刻反应速率u1为。 2.只有一种反应物的二级反应的半衰期与反应的初始浓度的关系为 3.反应A → B+D中，反应物A初始浓度c A,0=1mol×dm-3，初速度u A,0=0.01mol×dm-3×s-1，假定该反 应为二级，则其速度常数k A为，半衰期t1/2为。
第七章 化学反应动力学
第七章化学反应动力学 一.基本要求 1.掌握化学动力学中的一些基本概念,如速率的定义、反应级数、速率系数、基元反应、质量作用定律与反应机理等。 2.掌握具有简单级数反应的共同特点,特别就是一级反应与a = b的二级反应的特点。学会利用实验数据判断反应的级数,能熟练地利用速率方程计算速率系数与半衰期等。 3.了解温度对反应速率的影响,掌握Arrhenius经验式的4种表达形式,学会运用Arrhenius经验式计算反应的活化能。 4.掌握典型的对峙、平行、连续与链反应等复杂反应的特点,学会用合理的近似方法(速控步法、稳态近似与平衡假设),从反应机理推导速率方程。学会从表观速率系数获得表观活化能与基元反应活化能之间的关系。 5.了解碰撞理论与过渡态理论的基本内容,会利用两个理论来计算一些简单反应的速率系数,掌握活化能与阈能之间的关系。了解碰撞理论与过渡态理论的优缺点。 6.了解催化反应中的一些基本概念,了解酶催化反应的特点与催化剂之所以能改变反应速率的本质。 7.了解光化学反应的基本定律、光化学平衡与热化学平衡的区别,了解光敏剂、量子产率与化学发光等光化反应的一些基本概念。 二.把握学习要点的建议 化学动力学的基本原理与热力学不同,它没有以定律的形式出现,而就是表现为一种经验规律,反应的速率方程要靠实验来测定。又由于测定的实验条件限制,同一个反应用不同的方法测定,可能会得到不同的速率方程,所以使得反应速率方程有许多不同的形式,使动力学的处理变得比较复杂。反应级数就是用幂函数型的动力学方程的指数与来表示的。由于动力学方程既有幂函数型,又有非幂函数型,所以对于幂函数型的动力学方程,反应级数可能有整数(包括正数、负数与零)、分数(包括正分数与负分数)或小数之分。对于非幂函数型的动力学方程,就无法用简单的数字来表现其级数。对于初学者,要求能掌握具有简单级数的反应,主要就是一级反应、a = b的二级反应与零级反应的动力学处理方法及其特点。
化学反应动力学考题及答案
研究生课程考试成绩单 （试卷封面） 任课教师签名： 日期： 注：1. 以论文或大作业为考核方式的课程必须填此表，综合考试可不填。“简要评语”栏缺填无效。 2. 任课教师填写后与试卷一起送院系研究生秘书处。 3. 学位课总评成绩以百分制计分。
第一部分 1.简答题 （1）简述化学反应动力学与化学反应热力学、化学反应工程的关系。 答：化学反应动力学与化学反应热力学是综合研究化学反应规律的两个不可缺少的重要组成部分。由于二者各自的研究任务不同，研究的侧重而不同，因而化学反应动力学与化学反应热力学既有显著的区别又互有联系。 化学反应热力学特别是平衡态热力学是从静态的角度出发研究过程的始态和终态，利用状态函数探讨化学反应从始态到终态的可能性，即变化过程的方向和限度，而不涉及变化过程所经历的途径和中间步骤。所以，化学反应热力学不考虑时间因素，不能回答反应的速率历程。因此，即使一个反应在热力学上是有利的，但如果在动力学上是不利的，则此反应事实上是不能实现的。因此，要开发一个新的化学过程，不仅要从热力学确认它的可能性，还要从动力学方面研究其反应速率和反应机理，二者缺一不可。从研究程序来说，化学反应热力学研究是第一位的，热力学确认是不可能的反应，也就没有必要再进行动力学的研究。显然只有对热力学判定是可能的过程，才有进行动力学研究的必要条件。 （2）简述速控步、似稳态浓度法、似平衡浓度法的适用条件及其应用。 答：速控步：连续反应的总反应的速率决定于反应速率常数最小的反应步骤——最难进行的反应，称此为决定速率的步骤。此结论也适应于一系列连续进行的反应；而且要满足一个条件即反应必须进行了足够长的时间之后。 似稳态浓度法：是对于不稳定中间产物的浓度的一种近似处理方法，视之近似看作不随时间变化，不仅常用于连续反应，对于其他类似的反应只要中间物不稳定，也可适用。 似平衡浓度法：在一个包括有可逆反应的连续反应中，如果存在速控步，则可以认为其他各反应步骤的正向、逆向间的平衡关系可以继续保持而不受速控步影响，且总反应速率及表观速率常数仅取决于速控步及它以前的反应步骤，与速控步以后的各步反应无关。 对于综合反应进行简化处理的方法有：①对于平行反应，总反应速率由快步反应确定；②对于连续反应，总反应速率由慢步反应确定，一般把中间物质视为不稳定化合物，采用似稳态浓度法处理；③对于可
化学反应动力学基础-§4分子反应动态学简介
●§4分子反应动态学简介(molecular reaction dynamics) ●§4.1分子反应动态学的特点 分子反应动态学是在分子水平上研究分子之间的一次碰撞（单次碰撞）行为中的动态性质，因为是从微观角度进行研究，所以也称为微观化学反应动力学(microscopic chemical kinetics)。 分子反应动态学作为化学动力学的一个分支，主要研究分子如何碰撞、如何进行能量交换；在碰撞过程中，旧键如何被破坏，新键如何生成；分子碰撞的角度对反应速率的影响以及反应产物分子的角分布等一系列过程的动态性质，也可以说是研究基元反应的微观历程。 以最简单的原子A与双原子分子BC的反应为例， A(i)＋BC(j)—→AB(m)＋C(n) 要从微观角度研究反应碰撞行为，当然最好是选取孤立的、具有给定量子态的反应物A(i)和BC(j)，产生初生态的具有一定量子态的产物分子AB(m)和C(n)，这才是一个“真正分子水平上的一次碰撞行为”，或称为态对态的反应(state-to-state reaction)。 分子束特别是交叉分子束的方法提供了一个“真正分子水平上的一次碰撞行为”实现的可能途径。实际上，近30年来分子反应动态学的发展，在很大程度上是和分子束技术以及激光技术的应用和改进分不开的。
●§4.2研究分子反应的实验方法 ●§4.2.1交叉分子束 研究分子反应动态学最基本的工具是交叉分子束技术。其特征是在单次碰撞的条件下来研究单个分子间发生的化学反应，并测量反应产物的角分布、速度分布来取得反应动态学的信息。李远哲和D.R.Herschbach首先研制成功能获得各种态信息的交叉分子束实验装置，研究和发表了F＋H2反应动力学的结果，精确测定了反应产物的角分布、能量分布及其与反应物能量的关系，表明了过去用经典方法计算反应途径的局限性和不可靠性。如此详细的研究化学反应过程，对化学反应的基本原理作出了重要突破，被称为分子反应动力学发展中的里程碑。 红外化学发光实验研究的开拓者是J. C. Polanyi，当处于振动、转动激发态的反应产物向低能态跃迁时所发出的辐射即称为红外化学发光(IRC)，记录分析这些光谱，可以得到初生产物在振动、转动能态上的分布。这一点可以弥补分子束实验只能确定反应释放能量在产物平动能与内部能之间的分配，而无法确定分子内部能量间的分布。 李远哲、D. R. Herschbach和J. C. Polanyi一起荣获1986年诺贝尔化学奖。
第六章-化学反应动力学习题解答
第六章 化学反应动力学 思考题解答 一、是非题（判断下列说法是否正确，并说明理由） 1. 错 2. 对 3. 错 4. 错 5. 错 6. 错 7. 对 8. 对 9.错 10. 对 二、选择题 1. B 2. A. 3. B. 4. D. 5 .C 6.D. 7. A. 8. B 9. B. 10. C. 习题解答 1.请根据质量作用定律，写出下列各基元反应或复合反应中 A d d c t 与各物质浓度的关系。 （1）2A + B 2P k ?? → （2）A + 2B P + 2S k ??→ （3）22A + M A M k ??→+ （4）2A B （5）2A 2B+D B+A 2D （6） 解： （1）2A A B d 2d c kc c t - = （2）2A A B d d c kc c t -=（3）2 A A M d 2d c kc c t -= （4）2A 2 B 1A d 2+2d c k c k c t -=- （5）222 A 1 B D 1A 2A B 2D d 2+2+d c k c c k c k c c k c t ---=-- （6）A 1A 2A 3C d d c k c k c k c t -=+- 2.某人工放射性元素放出α粒子，半衰期为15min 。试问多长时间后该试样能分解掉80%。 解：由题意得该反应为一级反应，符合一级反应的条件，则 11 2 ln 2 t k = 得 1k = ln 2 15 =0.0462mol -1 由积分定义式 1ln a k t a x =- 令 0.8x y a ==得 11ln 1k t y =- 则 t=34.84min k 1 k-1 k 1 k k
化学反应动力学知识点总结
6 化学反应动力学 6.1本章重点与难点 热力学只能预言在给定的条件下，反应发生的可能性，即在给定的条件下，反应能不能发生，发生到什么的程度。而要把可能性变成现实性，就需要化学动力学的知识，化学动力学的基本任务：一是研究反应的速率以及各种因素（如分子结构、温度、压力、浓度、介质、催化剂等）对反应速率的影响，从而给人们提供选择反应条件，使化学反应按我们所希望的速率进行。 化学动力学的基本任务之二是研究反应历程一即反应物究竟按什么途径，经过哪些步骤，才转化为最终产物。 6.2学习中应掌握以下主要内容： 掌握等容反应速率的表示法以及基元反应、复杂反应、反应分子数、反应级数、反应速率方程式等基本概念； 简单级数反应（零级、一级、二级反应）的速率公式和它的特征，并能由实验数据确定简单反应的级数。 对三种复杂反应（对峙反应、平行反应和连续反应）要掌控其各自的特点并能对比较简单的反应能写出反应速率与浓度关系的微分式； 明确温度、活化能对反应速率的影响、理解，阿化尼乌斯经验式中各项的含意，计算Ea 。 掌握链反应的特点，会应用稳态近似、平衡假设等近处理方法。 6.3基本内容 化学动力学的研究内容 化学动力学是研究化学反应过程的速率，化学反应过程中诸内因（结构、性质等）和外因（浓度、温度、催化剂、辐射等）对反应速率（包括方向变化）的影响以及探讨能够解释这种反应速率规律的可能机理，为最优化提供理论根据，以满足生产和科学技术的要求。 化学动力学的发展经历了从现象的观察到理论的分析，从宏观的测量到微观的探索。 化学动力学与化学热力学 化学动力学和化学热力学都是物理化学两大重要分支学科，它们各有不同的研究内容。化学热力学的任务是讨论化学过程中能量转化的衡算以及解决在一定条件下进行某一化学反应的方向和限度问题。它讨论体系的平衡性质，不考虑时间因素和过程细节。而化学动力学研究完成化学反应过程所需时间、影响条件以及实现这一过程的具体步骤（机理）。 化学热力学只回答化学反应的可能性问题；而化学动力学才回答化学反应的现实性问题。 6.3.1化学反应的速率方程 化学反应速率 dD + eE → gG + hH 反应速率γ：为单位体积内反应进度随时间的变化率 11B B dn d V dt V dt ξγν= = （V 为反应体系的体积，一般在恒容体系进行） ( ) 11 1B B B B B B n d dn d C V V dt dt dt γννν= = =