2022年工科化學答案第三章化學反應(yīng)速率

1、學習必備歡迎下載第三章化學反應(yīng)速率1. 化學反應(yīng)速率的表示方法aa + ff gg + dd學問點與考核點0bbb·v dmol ·l1vdts1單位體積中反應(yīng)進度隨時間的變化率dnbv=dcb；b vdtbdt由于反應(yīng)進度與化學方程式書寫方式有關(guān), 所以速率方程也必需對應(yīng)指定的化學方程式 ；2. 元反應(yīng)直接作用， 一步完成的反應(yīng)；（復雜反應(yīng)： 由多步完成的反應(yīng)， 其中每一步均為元反應(yīng)； ） 速率方程：化學反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的關(guān)系式；3. 質(zhì)量作用定律對元反應(yīng) aa + f f = gg + dd，反應(yīng)速率v dcb kacff （速率方程） ；cabdtk 為速率常數(shù)；

2、a + f 為反應(yīng)級數(shù)；說明：質(zhì)量作用定律僅適用于元反應(yīng)； 速率方程中固體、純液體、稀溶液中的溶劑濃度不表示； 反應(yīng)機理不清或非元反應(yīng)的速率方程由試驗測定；2. 活化分子能發(fā)生有效碰撞（能生成產(chǎn)物的碰撞）的分子，活化分子的能量較高；3. 活化能 ea活化分子所具有的最低能量與反應(yīng)物分子的平均能量之差；4. arrhenius 公式eak a e rtln k 2ea t2t1 k1rt2t15. 一級反應(yīng)速率方程 vdcbc bkdt ，特點 ln c（ b）與 t呈線性關(guān)系 lnc（ b） = kt + lnc0（ b） ；0.693 t（半衰期t與 c0 無關(guān)）1 21 2k8化學熱力學與

3、化學動力學化學熱力學討論的是反應(yīng)能否進行，反應(yīng)的限度如何；化學動力學討論的是反應(yīng)的速度如何，反應(yīng)經(jīng)受怎樣的步驟，機理如何；所以熱力學的自發(fā)進行與實際發(fā)生化學反應(yīng)仍不能完全一樣；例如r gm < 0 時，只能說明從化學熱力學角度講，在等溫等壓條件下，反應(yīng)有自發(fā)進行的可能，但是有時實際上并不發(fā)生；例如常溫、標準態(tài)下由h2 和 o2 化合生成h2o 的反應(yīng)r gm 0，但是實際上幾乎不發(fā)生此反應(yīng)，如要實現(xiàn)此反應(yīng)，往往要采納催化劑或其它手段以降低活化能；化學熱力學的可能性與化學動力學的現(xiàn)實性之間的關(guān)系是：r gm < 0，反應(yīng)不肯定實際發(fā)生，但反應(yīng)實際發(fā)生了， 應(yīng)肯定不能發(fā)生；r gm 肯

4、定 < 0；r gm >> 0，就反摸索題與習題解答1以下說法是否正確？如不正確，請說明緣由；（ 1） 每種分子都具有各自特有的活化能；答：不正確，活化能是活化分子所具有的最低能量與反應(yīng)物分子平均能量之差； （前提 :發(fā)生化學反應(yīng)；特點 : 活化能是個差值，是對一個化學反應(yīng)而言的，而不是對一個分子而言的）（ 2） 影響反應(yīng)速率的幾個主要因素對反應(yīng)速率常數(shù)也都有影響；答：不正確， 溫度和催化劑同時影響反應(yīng)速率和速率常數(shù)，而濃度和壓強只影響反應(yīng)速率，而不影響反應(yīng)速率常數(shù)；（ 3）假如某反應(yīng)速率方程中每一反應(yīng)物的級數(shù)，都與相應(yīng)化學計量方程式中的化學計量數(shù)相同，就該反應(yīng)必是元反應(yīng)；答

5、：否，例如 h2+i 2=2hi速率方程為 v=kc （ h 2）c（ i2），曾經(jīng)長期被認為是簡潔反應(yīng)；但討論說明，此反應(yīng)經(jīng)受了兩個步驟c 2i i 22 i（快反應(yīng)，可逆平穩(wěn)） ；k；ci 2 c2 ikci 2 ；2 h 22 i2 hi（慢反應(yīng)，元反應(yīng)） ；依據(jù)質(zhì)量作用定律k chc 2 i； 將 c ikc i 2 帶入 22得到其速率方程：k2ch 2 kci 2 =kch 2 ci 2 雖然其速率方程符合質(zhì)量作用定律，但此反應(yīng)是復雜反應(yīng)；（ 4）加催化劑不僅可以加快反應(yīng)速率，仍可影響平穩(wěn)，也可使熱力學認為不能進行的反應(yīng)自發(fā)進行.答：否，加催化劑只能轉(zhuǎn)變反應(yīng)速率，不能影響化學平穩(wěn)，

6、也不能轉(zhuǎn)變反應(yīng)方向；（ 5）反應(yīng)級數(shù)只能是0 或正整數(shù)；答：錯，反應(yīng)級數(shù)不僅可以為0 或正整數(shù)，而且可以為小數(shù)或負數(shù)；（ 6）全部化學反應(yīng)速率都和溫度成正比；答：不對，多數(shù)化學反應(yīng)符合arrhenius 公式，但是一部分化學反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系比較復雜，甚至有些反應(yīng)（例如no+o 2=no 2）與溫度成反比；（ 7）上升溫度可以加快全部化學反應(yīng)的速率；答：錯 見6 ；2挑選題（將正確答案的標號填入空格內(nèi)）（ 1）已知反應(yīng) a + 2b = 2d的速率方程為 v=kc（ a ） c2（ b），就該反應(yīng)（） 是元反應(yīng) 是非元反應(yīng) 應(yīng)由試驗確定 無法確定答：正確答案是；（ 2）上升溫度可以增加反應(yīng)速

7、率，主要緣由是（） 增加分子總數(shù) 增加活化分子總數(shù) 降低反應(yīng)的活化能 使反應(yīng)向吸熱方向進行答：正確答案是；（ 3）鏈反應(yīng)的基本步驟有（），在鏈傳遞過程中，產(chǎn)生的自由基數(shù)目大于消耗掉的自由基數(shù)目的鏈反應(yīng)是（）； 鏈的引發(fā)，鏈的傳遞 鏈的引發(fā)，鏈的傳遞，鏈的終止 直鏈反應(yīng) 支鏈反應(yīng)答：正確答案是和；3. 用鋅和稀硫酸制取氫氣，該反應(yīng)的 rh 為負值，在反應(yīng)開頭后的一段時間內(nèi)反應(yīng)速率加快，后來反應(yīng)速率又變慢，試從濃度、溫度等因素來說明此現(xiàn)象；答：開頭時，由于反應(yīng)放熱，使體系溫度上升，加快反應(yīng)了速率；隨反應(yīng)物的消耗，其濃度下降，反應(yīng)速率隨之變慢；4. 反應(yīng)a（ g）+ b（ g）= 2d （g）， r

8、h 為負值，當達到化學平穩(wěn)時，如轉(zhuǎn)變下表中各項條件，試將其他各項發(fā)生的變化的情形填入表中：轉(zhuǎn)變條件增加 a 的分壓增加壓力降低溫度使用催化劑正反應(yīng)速率速率常數(shù) k 正答：轉(zhuǎn)變條件增加 a 的分壓增加壓力降低溫度使用催化劑正反應(yīng)速率加快不變變慢加快速率常數(shù) k 正不變不變減小加快5. 化學反應(yīng)發(fā)生爆炸的緣由是什么？h2 和 o2 的混合物（ 2:1）的爆炸半島圖上為什么存在三個爆炸極限？答： 通常發(fā)生在自由基產(chǎn)生速率大于其銷毀速率時，溫度、壓力和混合氣體的組成都是影響爆炸的重要因素；在爆炸半島圖上， 當壓力處于第一與其次爆炸極限時，支鏈反應(yīng)速率加快， 自由基產(chǎn)生速率大于銷毀速率而發(fā)生爆炸；當壓力

9、升至其次和第三爆炸區(qū)間時，自由基銷毀速率大于產(chǎn)生速率，進入慢速反應(yīng)區(qū)， 不發(fā)生爆炸； 當壓力達到第三爆炸限以上時， 發(fā)生的是熱爆炸；6. 在 660k 時，反應(yīng) 2no + o 2 = 2no 2 的有關(guān)試驗數(shù)據(jù)如下表2c（no ） /（ mol · l 1）c（ o ） /（ mol · l 1）v（no ） /（ mol· l 1· s1 ）0.0100.0102.5× 100.0100.0205.0× 100.0300.0204.5× 10332求：（ 1）反應(yīng)的速率方程及反應(yīng)級數(shù)；（ 2）速率常數(shù) k ；2（ 3）

10、c（ no ）= 0.035mol · l1 ， c（ o ） = 0.025mol ·l 1 時的反應(yīng)速率；解：（ 1）速率方程通式可寫作vkc x noc y o2將各級濃度及相應(yīng)反應(yīng)速率數(shù)據(jù)代入上式，可得2.5× 10 3 = k 0.01 x 0.01 y 35.0× 10 24.5× 10= k 0.01 x= k 0.03 x0.02 y0.02 y由（ 1）、（ 2）可得 y = 1 ，由（ 1）、（ 3）可得 x = 2 ；將 x =2,y = 1 代入速率方程，可得 vk c（no ） 2 c o 2 ；反應(yīng)級數(shù)為3 級（ 2

11、）將 y =1， x =2 代入中任意式，可得 k = 2.5× 10 3 ·mol× ×（ 3）將 k 值及濃度數(shù)據(jù)代入速率方程， 1 1·l·sv = 2.51030.035 2 ×0.025 = 7.6 2 1 1×··s10mol l607. 放射性27 co 所產(chǎn)生的強 輻射，廣泛用于癌癥治療；放射性物質(zhì)的強度以“居里”表示；某醫(yī)院一個20 居里的鈷源，經(jīng)肯定時間后鈷源的剩余量只有5.3 居里；問這一鈷源co60已有多少時間了；已知27的半衰期為 5.26a；解：此反應(yīng)為一級反應(yīng)， 1

12、由t 120.693可得，k0.693k5.26act0.132a 1將 k = 0.132 a、c0 = 20 居里、 ct = 5.3 居里， 代入 lnkt ，c0就 ln5 .3 = 0.132 t；t = 10.06 a206 某藥物分解反應(yīng)為一級反應(yīng)，在37時，反應(yīng)速率常數(shù)k 為 1，0.46h如服用該藥 0.16g ，問該藥在胃中停留多長時間方可分解90%；解：將 cct，得t = 1 90% ×0.16 = 0.016g 代入一級速率方程為lnktc00.016ln0.16= 0.46t ；t = 5h7 在 500k 時，硝基甲烷（ ch 3no 2）的半衰期是 6

13、50s；試求該一級反應(yīng)的 （ 1）速率常數(shù)；（ 2）硝基甲烷的濃度由0.05mol · l 1 減至 0.0125mol · l 1 所需時間；（ 3）繼（ 2）之后 1h 硝基甲烷的濃度；解： （ 1）一級反應(yīng)；k0.693t 120.6936501.073110（ s）（ 2） ct = 0.0125mol 1·l· ,co = 0.05moll 1 代入一級反應(yīng)速率方程，可得ctlnlnc00.01250.05= 1.07× 103t ；t = 1300s1（或推論，反應(yīng)由0.05mol ·l 1 減至 0.0125mol &#

14、183;l 1 經(jīng)受兩個半衰期，因此t = 2 ×t=1300s）2（ 3）繼（ 2）以后，反應(yīng)時間為t = 1300 +3600 = 4900 （ s）， 代入速率方程表達式，得 lnct 0.05= 1.07× 10 3×4900 ；ct = 2.64411×0mol ·l10在稀的蔗糖溶液中（即水大量存在）發(fā)生以下反應(yīng)：c12h 22o11（ aq） + h 2o（ l）2c6h 12o6（ aq）該反應(yīng)為一級反應(yīng)，如該反應(yīng)的速率常數(shù)k 為 0.034h1 ，且蔗糖溶液的起始濃度為0.010 mol · l1 ，試求：（ 1）蔗

15、糖水解反應(yīng)的起始速率； （ 2） 5h 后蔗糖的濃度；解： （ 1）該一級反應(yīng)的速率方程可寫作v = k c（ c12h22o11）起始速率 v = 0.034×0.010 = 3.4ctct1×0 4mol ·l 1·h11（ 2） lnc0= k tln0.010.0345ct = 0.0084 mol l ·11某病人發(fā)燒至 40，使體內(nèi)某一酶催化反應(yīng)的速率常數(shù)增大為正常體溫（ 37）時的 1.23 倍；試求該催化反應(yīng)的活化能；ea/rtk2ea t2t1解：由阿氏公式 k = a· e，可得 lnk1rt1t2將 t1 = 2

16、73 + 37 = 310k,t2 = 273 + 40 = 313k,k2 = 1.23 k1代入公式，有l(wèi)n k2ea t2t1 ；k1rt1t21.23k1ealn3133 310k18.31410310313ae = 55.70 kj .mol 1112反應(yīng) 2nocl （g） = 2no （g） + cl 2（ g）的活化能為 101kj· mol， 300k 5 11時，速率常數(shù)k1 為 2.80× 10l· mol· s，試求 400k 時的速率常數(shù)k2；解：由 ln k2ea t2t1 ；有k1rt1t2k2101400300ln2.80

17、10 58.31410 3300 ；400k2 = 0.698 lm·ol 1 1s·13已知青霉素g 的分解反應(yīng)是一級反應(yīng)，37時其活化能為 84.8 kj·mol 1，指前因子 a 為 4.2× 1012h1 ，試求 37時該反應(yīng)的速率常數(shù)k；解：代入阿氏公式k = a ·e ea/rt 得k4.21012 e84.4 / 8.31410 327337 4.21012 e 347.21 ×103 1h14 300k 時，以下反應(yīng)h2o2（ aq）= h 2o（ l） + （ 1/2） o2（ g） ea/rt的活化能為 75.3kj· mol 1；如用 i 催化，活化能降