動力學動力學練習1與答案

1、動力學練習1與答案-05級(化學、高分子)一、選擇題1.反應Ak1AB(I);Ak2D(II),已知反應I的活化能El大于反應II的活化能E2,以下措施中哪一種不能改變獲得B和D的比例？()(A)提高反應溫度(B)延長反應時間(C)加入適當催化劑(D)降低反應溫度2如果某反應的&=100kJmol-1,那么活化能Ea將：()(A)Eaw100kJmol-1(B)Ea>100kJ-mol-1(C)Ea<100kJ-mol-1(D)都可以3.k12A»廣物上述反應對k?A為二級，下列何者對時間作圖可得一直線，且直線斜率等于速率常數(shù)(A) 2A2(B) A(C) 1/A

2、(D) 1/A24.某反應進行時，反應物濃度與時間成線性關系，則此反應的半衰期與反應物初始濃度：()(A)成正比(B)成反比(C)平方成反比(D)無關5.下表列出反應A+B-C的初始濃度和初速:/mol-dm-3Ca,01Cb,0/mol-dm's1.011.0110.152.0'1.00.303.0:1.0：0.451.0：2.0：0.151.03.0;；0.15此反應的速率方程為：()(A) r=kcb(B) r=kCACB_2(C) r=kCA(CB)(D) r=kca6. 400K時，某氣相反應的速率常數(shù)kp=10-3(kPa)-1s-1,如速率常數(shù)用A表示，則kc應為

3、:(A) 3.326(moldm-3)-1s-1(B) 3.0X10-4(moldm-3)-1s-1(C) 3326(moldm-3)-s-1(D) 3.0X10-7(moldm-3)-1s-17. 均相反應A+Bk1-C+D,A+B"»E+F在反應過程中具有©C/AE=k1/k2的關系，4C,3E為反應前后的濃差，k1，k2是反應(1),(2)的速率常數(shù)。下述哪個是其充要條件？()(A) (1),(2)都符合質量作用定律(B)反應前C,E濃度為零(C) (1),(2)的反應物同是A,B(D) (1),(2)反應總級數(shù)相等8. 某反應物起始濃度相等的二級反應，k=

4、0.1dm3,mol-1-s-1,0=0.1moldm-3,當反(A)(B)(C)(D)應率降低9倍所需時間為：()200s100s30s3.3s9. 若反應A+B1工號C+D正逆向均為二級反應，則平衡常數(shù)K與正逆向速率常數(shù)k+,k-間的關系為：()(A) K>k+/k-(B) K<k+/k-(C) K=k+/k-(D) K與k+/k-關系不定10 .如果臭氧(O3)分解反應2O33。2的反應機理是：O3一O+。2(1)O+O3-2。2(2)請你指出這個反應對O3而言可能是：()(A) 0級反應(B) 1級反應(C) 2級反應(D) 1.5級反應11 .氣相反應A+2B->2

5、C,A和B的初始壓力分別為pa和Pb,反應開始時并無C,若p為體系的總壓力，當時間為t時，A的分壓為：()(A) Pa-Pb(B) p-2pa(C) p-Pb(D) 2(p-pa)-PB12 .連串反應A"*B包-C其中ki=0.1min-1,k2=0.2min-1,假定反應開始時只有A,且濃度為1moldm-3,則b濃度達最大的時間為：()(A)0.3min(B)5.0min(C)6.93min(D)oo13 .一個反應的活化能是33kJ-mol-1,當T=300K時，溫度每增加1K,反應速率常數(shù)增加的百分數(shù)約是：()(A) 4.5%(B) 90%(C) 11%(D) 50%14

6、.如果某反應的AHmu100kJ-mol-1,那么活化能Ea將：()(A)Ea*100kJ-mol-1(B)Ea>100kJ-mol-1(C)EaW100kJ-mol-1(D)都可以15 .平行反應Ak1>B(1);A*D(2),其反應(1)和(2)的指前因子相同而活化能不同，£1為120kJ-mol-1,£2為80kJmol-1,則當在1000K進行時，兩個反應速率常數(shù)的比是：()(A)k"k2=8.138X10-3(B)k/k2=1.228X102(C)k"k2=1.55x10-5(D)k1/k2=6.47x104二、計算題16 .有雙分

7、子反應CO(g)+NO2(g)->CO2(g)+NO(g),已知在540-727K之間，發(fā)生定容反應，其速率常數(shù)k的表示為：kC/(mol-1dm3-s-1)=1.2X1010xexp(-132kJ-mol-1/RT)若在600K時，CO(g)和NO2(g)的初始壓力分別為667和933Pa試計算：(甲)該反應在600K時的kp值(乙)反應進行10h以后，NO的分壓為若干？17 .在671-768K之間，C2H5Cl氣相分解反應(C2H5Cl-C2H4+HCl)為一級反應，速率常數(shù)k(s-1)和溫度(T)的關系式為：lg(k/s-1)=-13290/(T/K)+14.6(1)求Ea和A(

8、2)在700K時，將C2H5Cl通入一反應器中(C2H5Cl的起始壓力為26664.5Pa),反應開始后，反應器中壓力增大，問需多少時間，反應器中壓力變?yōu)?6662.8Pa?,同溫度下298K下密18 .298K時，N2O5的不可逆分解反應在一般壓力下為一級反應，其速率常數(shù)為0.0010min-N2O4的可逆解離反應很快達到平衡，平衡常數(shù)為Kp=4500Pa。若將N2O5在壓力為20000Pa,閉于真空容器中，試求200min后，N2O5,O2,N2O4,NO2各自分壓是多少？19 .在298.2K時，下列反應可進行到底N2O5+NO->3NO?。在N2O5的初始壓力為133.32Pa,

9、NO為13332Pa時，用lgp(N2O5)對時間t作圖，得一直線，相應的半衰期為2.0h,當N2O5和NO的初壓各為6666Pa時，得到如下實驗數(shù)據(jù)：p(總)/Pa13332153321666519998t/h0128(甲)若反應的速率常數(shù)方程可表示為r=kpx(N2O5)py(NO),從上面給出的數(shù)據(jù)求x,y,k的值。(乙)如果N2O5和NO的初始壓力分別為13332和133.32Pa,求半衰期3的值。20.在363K時，環(huán)己烷中研究熱分解反應。用分光光度計測得吸光度(A)與時間之關系為:t/min0.003.0012.0015.00A1.9241.6490.9640.813用氣相色譜法得

10、到不同時刻之峰面積(S)為：t/min0.003.0010.0015.00S2.5202.0981.3451.014求反應級數(shù)及k值,比較.種方法的結果。21.有一個涉及一種反應物種(A)的二級反應，此反應速率常數(shù)可用下式表示k=4.0X1010T1/2exp-145200/RTdm3-mol-1s-1(1)在600K時，當反應物A初始濃度為0.1mol-dm-3時，此反應之半壽期為多少？(2)試問300K時，此反應之阿氏活化能Ea為多少？(3)如果上述反應是通過下列歷程進行ALBB+A“*CCk3P其中B和C是活性中間物，P為終產(chǎn)物。試得出反應速率方程在什么條件下這個反應能給出二級速率方程。

11、k(Ra).Ra("22.d-樟腦-3-竣酸(A)可分解為樟腦(B)和CO2,當用無水乙醇作溶劑時，可和溶劑反應，生成樟腦竣酸乙酯(C)和H2O,生成的CO2(g)用堿液吸收并計算其質量，A的濃度用堿滴定求算。在321.2K時，實驗數(shù)據(jù)列于下表。如忽略逆反應，求這兩個反應的速率常數(shù)(反應體積為0.2dm3)。t/min0102030405060-3A/moldm0.1000.08130.06630.05340.04370.02940.0200m(CO2)/g00.08410.15450.20950.24820.30450.355623.某天然礦含放射性元素鈾(U),其蛻變反應為:設已

12、達穩(wěn)態(tài)放射蛻變平衡,測得鐳與鈾的濃度比保持為Ra/U=3.47X10-7,穩(wěn)定產(chǎn)物鉛與鈾的濃度比為Pb/U=0.1792,已知鐳的半衰期為1580a（即年）。（甲）求鈾的半衰期（乙）估計此礦的地質年齡（計算時可作適當近似）。24 .化合物A反應，可以得到兩個不同的產(chǎn)物B和D,A>BA>D（A）一級反應速率常數(shù)分別是0.15min-1和0.06min-1,試求A的半衰期是多少？（B）如果A的初始濃度是0.1moldm-3,試求在何時B的濃度等于0.05moldm-3?B的最大濃度是多少？25 .求氣相反應2A>B中，反應物A消失的一級速率常數(shù)。假若壓力不變，原始氣體中含80%A

13、,3min后，反應混合物的體積減少20%。26 .應用下述濃差電池測定叔丁基氯在298K時的水解速率常數(shù)（假定為一級反應）（CH3）3CCl+H2O（CH3）3COH+H+Cl-AgAgClABAgClAg反應開始前，在A,B兩槽中加入95%H2O,5%丙酮，兩槽都含有0.144mol-dm-3NaClO4,A槽中叔丁基氯為0.001moldm-3,反應開始后在B槽中每隔幾秒加入少量0.0499moldm-3HCl,記錄放置在二極間的電流計顯示為零值的時間，得到如下數(shù)據(jù)：t/s30446283111二加入B中HCl體積/dm30.901.101.301.401.501.51求反應速率常數(shù)k。這

14、可以27 .多數(shù)煌類氣相熱分解反應的表觀速率方程對反應物級數(shù)一般為0.5,1.0和1.5等整數(shù)和半整數(shù)。用自由基鏈反應機理來解釋。設A為反應物，Ri,R2,，R6為產(chǎn)物分子，Xi,X2為活性自由基。k0鏈引發(fā)A*Ri+Xi慢(1)鏈持續(xù)A+X1k1uR2+X2(2)X2k2上R3+Xi(3)k4.鏈終止2Xi一.R4(4)k5»Xi+X2*R5(5)2X2J"R6(6)A的分解速率方程。試分別假設鏈終止步驟為(4),(5),(6)三種情況下，按上述機理推求、問答題28 .氣體氨在鴇絲或鉗絲上的熱分解反應，在動力學上表現(xiàn)為零級反應，試簡述零級反應的特征。29 .醋酸甲酯的水解

15、反應為：CH3COOCH3(1)+H20(1)=CH3COOH(l)+CH30H(l)當醋酸甲酯的濃度為A。時(1)以起始濃度為Bo的醋酸為催化劑，請導出反應速率方程式的定積分形式(2)若以起始濃度為Co的ot-含氧異丁酸為催化劑，試寫出該反應速率方程式的微分形式。(假定反應過程中水白濃度保持不變)30.對峙反應a4k'，E設x為A已轉化的濃度，設Tm(x)為一定X時使反應速率為最大的溫度，Te(x)為相同X時使體系恰好處于平衡時的溫度，試證：E'1n()式中&Hm為反應次含變。31 .汞蒸氣存在下的乙烯加氫反應HgC2H4+H2"C2H6按下反應歷程進行：H

16、g+H2""Hg+2Hk2H+C2H4C2H5KC2H5+H2C2H6+Hk4H+H+Hg*H2+Hg求C2H6之生成速率表示式、表觀活化能Ea與各元反應活化能的關系。32 .反應V3+Fe3+TV4+Fe2+屬于電子轉移反應，實際上是配合物間的反應。在Cu2+存在下，實驗求得速率方程為r=kV3+Cu2+,請擬定反應歷程，對所確定的速控步說明理由。33 .A和B按化學計量反應生成P,即A+B->P。若?！合0.01mol-dm-3A和10moldm-3B,發(fā)現(xiàn)A濃度的對數(shù)對時間作圖是一直線。(A)問A的反應級數(shù)(B)寫出與動力學和化學計量相一致的機理(C)按所寫白機

17、理，B的反應級數(shù)是多少？(D)A消耗的半衰期是100s,若B的濃度從10moldm-3變到20mol-dm-3,半衰期會是多少？(E)由(D)所給的半衰期，計算A與B反應的速率常數(shù)并標明單位。34.合成氨的反應機理N2+2(Fe)匕2N(Fe)N(Fe)+3H21=NH3+(Fe)(2)決速步為對持反應試證明:dW一dtkN2(l+3-)H2式中K=k3/k2,k為常數(shù)答案1. B2. B3.答(C)4.答(A)5.答(D)6.答(A)kC=kp(RT)7.答(A)8.答(A)9.答(D)10.答(B)11.答(C)12.答(C)13.答(A)14.答(B)15.答(A)計算題16.17.答(

18、甲)kp=kc(RT)1-n=kc/(RT)=7.748X10-9(Pas)-1(5分)000,00,0(乙)1/(PaPb)Xlnpb(PaP)/Pa(pb-P)=kPtln933(667-p)/667(933-p)=-0.0742p=141.5Pa(5分)答(1)lgk=lgA-EJ2.303RTA=3.98X1014s-1Ea=254.5kJmol-1(6分)(2)p總=p0+p(HCl)pt(C2H5cl)=2p0-p總t=1/kxln(p0/pt)=33700s(4分)18.答kN2O5N2O4+Po-xx-y12O21x22NO22yPokt=lnPo-xx=3620Pa,Pn2o

19、5=16380Pa(5分)Po2=1810PaKp=(2y)23620Pa-y=4500Pa19.y=3060Pa,Pn2o5=16380Pa,Po2=1810Pa,Pn2o4=2090Pa,pno2=3060Pa(5分)（2分）（2分）（2分）（4分）答(甲)NO過量r=kpx(N2O5)py(NO)=kzpx(N2O5)x=1當兩者初壓相同時r=kpx+y(N2O5)代入ln(p“po)/(p“pt)=kt得k為一常數(shù)-1k=0.35h所以x+y=1則y=0(乙)當N2O5過量，t1/2是指NO的-1r=k1p(N2O5)=4666Pa,h1133.32Pa/2/t"2=4666

20、Pa-ht1/2=0.0143h20.答粗彳tti與初始濃度無關,嘗試一級反應規(guī)律2分光光度法k9.60X10-4S-19.57X10-4s-1（4分）氣相色譜法k10.46X10-4s-110.12X10-4s-1（4分）所以是一級反應，二者k值略有差異。（2分）21.答（1）k=0.224dm3-mol-1-s-1（3分）（2） Ea=RT2Xdlnk/dT=147.7kJmol-1（3分）（3）應用穩(wěn)態(tài)近似得r=k3C=k1k2A2/（k-1+k2A）當k-1>>k2A時，r=k1k2/k-1x網(wǎng)2為二級反應（4分）22.答Ak1*B+CO2a-x-yxxk2A+C2H5OH

21、（溶劑）C+H2O（2）A-x-y大量yy對A可看作是平行反應，反應式（2）作準一級反應處理dA/dt=（k1+k2）Aln（A0/A）=（k+k2）t及k"k2=x/y（5分）以10min的數(shù)據(jù)代入（k+k2）=2.07X10-2min-1x=CO2=0.0841g/44.01g-mol-1x1/0.2dm3=9.55X10-3moldm-3y=A0Ax=9.15x10-3moldm-3解得k1=1.06x102min1,k2=1.01X102min1同理，用其它各組實驗數(shù)據(jù)代入求出k1和k2分別為:k1=1.04X10-2min-1（3分）k2=1.01X10-2min-1（2分

22、）23. 答（甲）放射蛻變?yōu)橐患壏磻?，達穩(wěn)態(tài)放射平衡，對中間物Ra而言：dRa/dt=kuUkRaRa=0-7得ku/kRa=Ra/U=3.47X107因為是一級反應kRa=ln2/t"2（Ra）=4.386X10-4a-1ku=kRaRa/U=1.522X10-10a-1t1/2（U）=ln2/ku=4.55X109a（5分）（乙）達穩(wěn)態(tài)平衡時，U的消耗量等于Pb的生成量，忽略其它中間物的量，則鈾的初始濃度U0=U+Pb,則：ln（U0/U）=ln（U+Pb）/U=kUt24.答25.答26.答27.Pb/U=0.1792(A)t1/2=3.3min(B)在t=5.73min以后，

23、-3Bmax=0.07moldm對于變?nèi)菀患壏磻浑y推得:kt=-ln(1-y)=-ln(1-；AV0t=1.08X109a-3B=0.05mol-dm)=-ln代入數(shù)值后得：kt=-ln(-0.4+1-0.8)/(-0.4)k=-(ln2)/3=0.231min-1a=(0.6-1.0)/1.0=-0.4/1-V/V0水解量與生成HCl量相等，B中加入HCl與A中生成的HCl量。代入k=1lna式中取平均，k=0.0258s-1ta-x（分解叔丁基氯百分數(shù)為VHC(t)-X100%=1-Vhc(二)田dA答-=k0A+k1AXidt,終止反應為（4）dX1/dt=0,dX2/dt=0,Xi二

24、k0<2k4；AdA=k0A+k1dtk0<2k4>A終止反應為(5)dX1/dt=0,dX2/dt=0,k0AX2=2k5XiXi2-空Xi-2k1k0k22。=0，所以Xi便是與k有關的常數(shù),-dA=（卜0+心心段dt終止反應為（6）dA=2k0A+k2dtA（5分）（4分）（3分）（3分）（2分）（4分）（4分）平衡而得知分解（5分）（5分）令X1=k（5分）（5分）三、問答題28.答C0-c=kt,11=C0/2k,11ocC022反應時間有限t=co/kk的單位為：濃度時間-1（2分）（2分）（1分）29.答(1)dx/dt=k(A0-x)(B0+x)用人小1A0(B0x)積分kt=InA0B0B0(A0-x)(2)dx/dt=k1(A0-x)x+k2(A0-x)C0（6分）（4分）30.答r=kA-KB=k(A0-x)-K(B0+x)dkdk一Tm(x)是(57目)x=0之溫度,即(A0x)=(B0+x)dtdtdlnk/dT=dk/(kdT)=E/(RT2),即得(B0+x)/(A0-x)=Kc(