第十一章化学动力学习题

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十一章 化学动力学习题,一、概念题,1、在一定温度下，反应,A + B 2D,的反应速率既可表示为-,d,c,A,/,d,t,=,k,A,c,A,c,B,也可表示为,d,c,D,/,d,t,=,k,D,c,A,c,B,速率系数,k,A,和,k,D,的关系为（）,、,反应,A(g) + 3B(g) 2C(g),反应开始时，反应物按计量比混合而且无产物,C,存在（即,p,C,0,=0）,若将以,B,的压力变化来表示的消耗速率-,d,p,B,/d,t,换成以总压,p,表示 -,d,p,/d,t,时，则（-,d,p,/d,t,）/（-d,p,B,/d,t,）= （ ）。,t,=0,p,A,0,p,B,0,0,t,=,t,p,A,p,B,2/3(,p,B,0,-,p,B,),解,：（1）,A（g） + 3B(g),2C(g),因,p,A,=1/3,p,B,(,p,C,0,=0,且,p,A,0,=1/3,p,B,0,）,3,、,一定,T,、,V,下，反应,A(g) B(g) + D(g),当,p,A,0,=100kPa,时，反应的半衰期,t,1/2,= 25min;,当,p,A,0,=200kPa,时，反应的半衰期,t,1/2,= 50min。,此反应的级数,n =( ),反应的速率系数,k=,（ ）。,解：由题给数据可知，在一定,T,、,V,下，反应的半衰期与,反应物的初始压力成正比，此反应必为零级反应，故,n,=0,k,=,p,A,0,/2,t,1/2,=100kPa/2,25S=2.0kPa.S,-1,4,、,在一定温度下，液相反应,A + B D,的速率系数,k,A,=42.5 min,-1,，,则,C,A,从2.0,mol.dm,-3,变到0.50,mol.dm,-3,所需的时间为,t,1,，,从0.40,mol.dm,-3,变到0.10,mol.dm,-3,所需的时间为,t,2,，,则两者,t,2,/,t,1,=（ ）。,解：由题给,k,的单位可知，为一级反应，,kt,=ln(,c,0,/,c,),t,2,/,t,1,=ln(0.4/0.1)/ln(2.0/0.5)=ln4/ln4=1,5、已知某反应的反应物无论其起始浓度,C,A，0,为多少，反应掉,C,A，0,的2/3时所需的时间相同，所以该反应为（ ） 级反应。,一,6、温度为500,K,时，某理想气体恒容反应的速率系数,k,C,=20mol,-1,.dm,3,.S,-1,.,若改用压力表示反应时，则反应的速率系数,k,p,=(,) 。,解：由,k,c,的单位，此反应为二级反应，,n,=2,k,p,=,k,c,(,RT,),1-n,=,k,c,/,RT,=4.81,10,-6,Pa,-1,.s,-1,7、2,B D,和 2,A C,两反应均为二级反应，而且,k,=,A,exp(-,E,a,/,RT,),公式中的指前因子,A,相同。已知在100,o,C,下，反应（1）的,k,1,=0.10 dm,-3,.mol,-1,.S,-1,而两反应的活化能之差,E,a,1,E,a,2,=15000J.mol,-1,那么反应（2）在该温度下的速率系数,k,2,=,（ ）（,填入具体数值）,解：根据,k,1,=,Ae,-,E,a,1/,RT,和,k,2,=,Ae,-,E,a,2/,RT,两式相比得,k,1,/,k,2,= e,-,E,a,1 + -,E,a,2 /,RT,得,k,2,=12.58dm,3,.mol,-1,.s,-1,8,、反应机理为,A B,k,1,k-,1,t,c,A,c,B,则此反应的速率方程 -,d,c,B,/d,t,= ( )。,k,1,c,A,-,k,-1,c,B,9、恒温、恒容理想气体反应的机理为,A(g),D(g),B(g),k,1,k,2,反应开始时只有,A(g)，,任意时刻,t,时，,A、B、D,的物质的量浓度分别为,c,A,、,c,B,和,c,D,。,则反应物,A(g),消耗的速率可表示为-,d,c,A,/d,t,=( ).,(,k,1,+,k,2,),c,A,10、 催化剂能够大大缩短化学反应达到化学平衡的时间，而不能改变化学反应的（ ）。,平衡状态,11、 某对行反应,A + B C + D,当加入催化剂后其,正、逆反应的速率常数分别从,k,1,，,k,-1,变为,k,1,和,k,-1,，,测得,k,1,=3,k,1,那么,k,-1,=（ ）,k,-1,。,k,1,k,-1,3,二、选择题,1、在,T 、V,恒定的条件下，基元反应,A(g) + B (g) D(g),则此反应为( ) 分子反应，,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)2,2； （B）1,2 ; (C) 2,1 ; (D) 1,1,C,2、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,D,3.,基元反应的分子数是个微观的概念，其值（ ）。,(,A),可为0、1、2、3；(,B),只能是1、2、3这三个正整数；,(,B),也可是小于1的数值；（,D）,可正，可负，可为零,B,(,A),零级 ；（,B）,一级； （,C）3/2,级； (,D),二级 。,4,、反应,A B，,若开始时,c,B,0,=0,A,的其始浓度为,c,A,0,，,当反应物完全转化为,B,时，需时为,t，,而反应掉,A,的其始浓度,c,A,0,的一半时，所需的时间为,t,1/2,，,测得,t,/,t,1/2,=2，,则此反应的级数为（ ）。,A,5,、在化学动力学中，质量作用定律（ ）,(,A),适用任一恒温反应；（,B）,只适用于理想气体恒温反应；,(,C),只适用于基元反应；(,D),只适用于恒温、恒容化学反应。,C,(,A),2 ; (B) 2/3; (C) 3/2 ; (D) 3,6、反应2,A 3B ,其速率方程可表示为-,d,c,A,/d,t,=,k,A,c,A,2,c,B,-1,或,d,c,B,/d,t,=,k,B,c,A,2,c,B,-1,则两者的速率常数之比，即,k,A,/,k,B,=,（ ）。,B,（,A）,零级反应 ；（,B）,一级反应；（,C）,二级反应； （,D）0.5,级反应,7、25,o,C,时，气相反应 2,A(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,表示，而且,t,=,c,A,0,/,k,A,则此反应必为（ ）。,A,因为,c,A,0,-,c,A,=,k,A,t,当,c,A,=0,时，,t,=,t,=,c,A,0,/,k,A,(,A),B,的生成速率小于,B,的消耗速率；(,B) B,的生成速率等于,B,的消耗速率；(,C) B,的生成速率大于,B,的消耗速率；(,D),因条件不足，无法肯定 。,8、连串反应,A B C ,实验测得,B,为非常活泼的中间产物，当反应稳定后，则（ ）。,B,(,A),可能小与2； （,B）,必然为1； (,C),可能大与2 ；（,D）,必然为2 .,9、基元反应 2,A B ,为双分子反应，此反应的级数（ ）,D,10、某放射性同位素的蜕变反应为一级反应，已知其半衰期,t,1/2,=6d,则经过18,d,后，所剩的同位素的物质的量,n,，,与原来同位素的物质的量,n,0,的关系为（ ）。,(,A),n,=,n,0,/3 ; (B),n,=,n,0,/4 ; (C),n,=,n,0,/16 ; (D),n,=,n,0,/8,D,解：一级反应,kt,1/2,=ln2,3,kt,=ln(,c,0,/,c,)=ln(,n,0,/,n,)=3ln2=ln2,3,所以,n,0,/,n,=2,3,=8 ,n,=,n,0,/8,11、 平行反应,已知反应（1）的活化能,E,a,1,=80kJ.mol,-1,反应（2）的活化能,E,a,2,=40kJ.mol,-1,，,为有利于产物,B(g),的生成。应当采取（ ）的方法。,(,A),恒温反应； （,B）,升高反应温度； （,C）,降低反应温度；（,D）,将副产物,D(g),及时排除反应器,（2）,（1）,B(g),产物,D(g) ,副产物,A(g),B,一、,简答题,1、零级反应有哪些特征？一级反应有哪些特征？,零级反应的动力学特征:,零级反应的,k,A,的单位：,c,t,-1,零级反应的半衰期,t,12,与反应物,A,的初始浓度,c,A,0,成正比，而与,k,A,成反比,以 ,c,A,t,作图为一直线，直线的斜率为,k,A,。,一级反应的动力学特征,一级反应的,k,A,的单位：,t,-1,。,一级反应的半衰期,t,12,与,k,A,成反比，而与反应物,A,的初始浓度,c,A,0,无关。,以,ln,c,A,t,作图为一直线，直线的斜率为,k,A,。,2,、反应速率方程,d,c,A,/,d,t,=,k,A,c,A,2,的二级反应有哪些特征？,二级反应的,k,A,的单位：,c,-1,t,-1,。,只有一种反应物的二级反应的半衰期,t,12,与反应物,A,的初始浓度,c,A,0,和,k,A,成反比。,以1,c,A,t,作图为一直线，直线的斜率为,k,A,。,3、对行反应和平行反应各有什么特点？,对行反应的特点,1,.净速率等于正、逆反应速率之差值,2,.达到平衡时，反应净速率等于零,3,.正、逆速率系数之比等于平衡常数,K,y,=,k,1,/,k,-1,4,.,在,c,t,图上，达到平衡后，反应物和产物的浓度不再随时间而改变,趋近于平衡浓度,（3）平行反应的特点,1,.,平行,反应的总速率等于各平行反应速率之和,2,.,速率方程的微分式和积分式与同级的简单反应的速率方程相似，只是速率系数为各个反应速率系数的和。,3,.,当各产物的起始浓度为零时，在任一瞬间，各产物浓度之比等于速率系数之比，,若各平行反应的级数不同，则无此特点。,4,.,用合适的催化剂可以改变某一反应的速率，从而提高主反应产物的产量。,5,.,用改变温度的办法，可以改变产物的相对含量。活化能高的反应，速率系数随温度的变化率也大。,4、对于复杂反应，任一中间产物,B,在何种条件下才能对其运用稳态近似法处理？,解：中间产物,B,非常活泼，反应能力很强，,c,B,很小，且满足,d,c,B,/d,t,=0。,5,、发生爆炸反应的主要原因是什么？,热爆炸和支链反应爆炸,6、催化剂能够加快反应速率的主要原因是什么？,催化剂与反应物生成不稳定的中间化合物，改变了反应,的途径，降低了反应的活化能。,1、,50,时，,A,物质在溶剂中进行分解反应，反应 为一级，初速率,A0,=1.00 10,-5,mol,dm,-3,s,-1,，1,小时后,速率,A,=3.26 10,-6,mol,dm,-3,s,-1,。,试求(1),k,A,;,(2),t,; (3),c,A0,(,2),t,=,ln,2 /,k,A,= 2226 s,(,3),c,A0,=,A0,/,k,A,= 0.0321mol,dm,-3,解: (,1),A0,=,k,A,c,A0,，,A,=,k,A,c,A,，,A0,/,A,=,c,A0,/,c,A,2、,450,时，实验测得气相反应3,A+B,2C,在 不同反应物的不同初始压力下的,初速率数据如下：,10.64,0.665,5.32,3,5.33,1.33,2.66,2,1.33,1.33,1.33,1,p,B0,10,-2,/Pa,p,A0,10,-4,/Pa,实验编号,试求动力学方程式 中的,、,和,k,B,。,计算实验3条件下，,B,反应掉一半所需的时间。,若已知活化能为188,kJ,mol,-1,，,试计算实验3在500,时的初速率。,解:,(1),解:,(2),(3),3.,反应,A, B,，,340,K,时完成20%需,3.2分钟，300,K,时完成20%需12分钟，求,E,a,。,任何反应其速率方程都可以写为：,解：,4.,理想气体反应 2,A(g), 2B(g) + D(g),在恒容容器中进行，,A,的半衰期与其初始压力的关系如下,：,900,K,1000,K,p,A0,/k,Pa,t,/s,p,A0,/k,Pa,t,/s,39.2,1520,48.0,212,42.4,1405,50.6,201,（1）试确定该反应的级数，并分别求900,K,和1000,K,时的速率系数,k,A,p,k,D,p,。,（2）若在900 1000,K,范围内反应的,E,a,不随,T,变化，试求,E,a,。,（3）若在1000,K,反应开始时容器中只有压力为53.3,kPa,的,A,存在，试求系统总压达到64.0,kPa,所需要的时间。,.,（1）,A,的,t,与,p,A0,成反比，故为二级反应。,(3) 2,A(g), 2B(g) + D(g),t,=0,p,A0,0 0,t,=,t,p,A,p,A0,-,p,A,(,p,A0,-,p,A,),5,：,等容气相反应,A,Y,的速率系,(,常,),数,k,与温度,T,具有如下关系式：,( 1 ),计算此反应的活化能；,( 2 ),欲使,A,在,10min,内转化率达到,90%,，则反应温度应控制在多少？,解,：,(1),据,Arrhenius,公式：,与经验式对比，得,E,a,=9622,K,R,= 80.0kJ,mol,-1,(2),求,T,，,t,=10min,，,转化率,x,A,=0.9,6,反应,A +2 B,Y,的速率方程为：,（1）,c,A,0,= 0.1mol,dm,3,，,c,B,0,= 0.2mol,dm,3,，300K,下反应20,s,后,c,A,= 0.01 mol,dm,3,，,问再反应20,s,后,c,A,=？,（2）,反应物的初始浓度同上，定温400,K,下反应20,s,后,c,A,=0.003918moldm,3,，,求活化能。,解,：,( 1 ),再继续反应20,s,解得,( 2 ),7,反应,A,2,+ B,2,2AB,的反应机理为：,B,2,2B ；,2B B,2,；,A,2,+ 2B 2AB,试分别用平衡态处理法与稳定态处理法导出总反应的动力学方程式 。,解,：按平衡态处理法，,按稳定态处理法，,=2,k,1,c,B2,2,k,1,c,B,2,2,k,2,c,A2,c,B,2,=0 ；,试确定动力学方程式 中的反应级数,，,，及速率系,(,常,),数,k,。,8.,500 K,时测得反应,a,A(g)+,b,B(g,),y,Y(g)+,z,Z(g,),的初始速率,0,与反应物,A,B,的初始浓度,c,A,0,c,B,0,之间的关系如下：,c,A,0,10,3,/mol,dm,3,1.60 3.20 3.20,c,B,0,10,3,/mol,dm,3,3.20 3.20 6.52,0,10,6,/mol,dm,3,min,1,8.4 33.7 69.0,解,：,由第,1,第,2,组数据，,=2.2,由第,2,第,3,组数据，,解得：,=2 .005,，,=1.01,则,=2,，,=1,由第,1,组数据，得,k,=1.0310,3,dm,6,mol,2,min,1,由第,2,组数据，得,k,=1.0310,3,dm,6,mol,2,min,1,由第,3,组数据，得,k,=1.0410,3,dm,6,mol,2,min,1,故, =1.0310,3,dm,6,mol,2,min,1,。,9.,在定温定容下测得气相反应,A+3B,2Y,的速率方程为：,。在,720K,时，当反应物初始压力,p,A,0,=1333Pa,，,p,B,0,=3999Pa,时测出得用总压力表示的初始反应速率为：,（,1,） 试求上述条件下反应的初始反应速率,k,A,及气体,B,反应掉一半所需的时间；,解,：（,1,）,A + 3B,2Y,t,=0,p,A,0,p,B,0,0,t,=,t,p,A,p,B,0,-,3(,p,A,0,-,p,A,) 2(,p,A,0,-,p,A,),则,10:,已知在,CO(CH,2,COOH),2,(A),水溶液中的分解反应的速率系数在,60,和,10,时分别为,5.48410,-2,s,-1,和,1.08010,-4,s,-1,。,(1),求该反应的阿仑尼乌斯活化能,E,a,；,(2),该反应在,30,时进行,1000 s,，问,A,的转化率,x,A,为若干？,解：,(1),E,a,97.73kJ,mol,-1,11.,气相反应,A+2B,Y,的速率方程为,在定容,800K,下实验结果如下：,。,实验,1,2,3,133,133,266,p,A,0,/kPa,13300,26600,26600,p,B,0,/kPa,5.32,21.28,34.7,8.675,求反应分级数,和,及反应速率系,(,常,),数。,解,：,A + 2B,D,t,=0,p,A,0,p,B,0,0,t,=,t,p,A,p,B,0,-,2(,p,A,0,-,p,A,),p,A,0,-,p,A,p,(,总,)=,p,B,0,-,p,A,0,+2,p,A,d,p,(,总）,/,d,t,=2d,p,A,/d,t,对比实验,1, 2,B,过量,则,=2,实验,1,实验,3,两式相除，得,4=42,1,，则,=1,反应速率方程为： ,d,p,A,/d,t,=,kp,A,p,B,2,由实验,1,数据,=1.1310,10,Pa,2,h,1,。,(2),k,(303.15K),1.6710,-3,s,-1,对于一级反应，,x,A,0.812,81.2%,