第9章化學(xué)動(dòng)力學(xué)基本原理習(xí)題解答

1、第九章化學(xué)動(dòng)力學(xué)基本原理知識(shí)點(diǎn)歸納1.反應(yīng)速率B0,反應(yīng)速率為：對(duì)于任一化學(xué)反應(yīng)bbB1d1drdtdtVB2.質(zhì)量作用定律aAbBP,反應(yīng)速率為：基元反應(yīng)對(duì)于abBrkA反應(yīng)級(jí)數(shù)與反應(yīng)分子數(shù)的區(qū)別：總包反應(yīng)只有反應(yīng)級(jí)數(shù)，其反應(yīng)級(jí)數(shù)有實(shí)驗(yàn)確定或由反應(yīng)機(jī)理推得；基元反應(yīng)反應(yīng)級(jí)數(shù)等于反應(yīng)分子數(shù)。3.簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)化學(xué)反應(yīng)的速率公式及特點(diǎn)級(jí)數(shù)反映類(lèi)型A微分式積分式半衰期零級(jí)表卸催化反應(yīng)xdk0tdtkx0a2k0一級(jí)PAdxxka1dtaklnt1axln2k1一級(jí)ABPbaxd2xak2tdxkt2xaa1ak2abdxxbaxk2dtxa1btlnk2xabab無(wú)三級(jí)ABCPcbaxd3xak3td1

2、11tk322a2xa32a2k34.阿倫尼烏斯經(jīng)驗(yàn)式EEdlnkaaAexpk或2RTdTRT5.碰撞理論碰撞理論借助于氣體分子運(yùn)動(dòng)論，把氣相中的雙分子反應(yīng)看著是兩個(gè)分子之間碰撞的結(jié)果。我們學(xué)習(xí)的是簡(jiǎn)單碰撞理論，以硬球碰撞為模型，導(dǎo)出宏觀反應(yīng)速率常數(shù)的計(jì)算公式，故又稱為硬球碰撞理論。6.雙分子碰撞頻率假定分子A和B都是硬球，所謂硬球碰撞是指兩個(gè)想象中的硬球相互碰撞的結(jié)果。設(shè)1樂(lè)山師范學(xué)院化學(xué)學(xué)院知識(shí)點(diǎn)歸納NNBAdd當(dāng)分子碰B分子的直徑分別為、和單位體積中A、B分子數(shù)分別為，A、BAVVddMMbabad撞時(shí)，分子中心的最小距離為為摩爾折合質(zhì)量，并令,ABMM2BAMM分別為A、B、的摩爾質(zhì)

3、量。BANN11BABA,再把單位體積中的分子數(shù)換算為物質(zhì)的量的濃度，即VLVL在單位時(shí)間單位體積內(nèi)A、B分子碰撞的總數(shù)（即碰撞頻率）為:8RT 22 AZ BdLABAB若體系中只有一種分子，則相同分子的碰撞頻率為:RT2 22 AZ 2Ld aaaa M7.有效碰撞分?jǐn)?shù)E c qexpRT8.簡(jiǎn)單碰撞理論計(jì)算雙分子反應(yīng)速率常數(shù)ERT82ckexpdTLABsctRT9.實(shí)驗(yàn)活化能Tlnkd2RTE根據(jù)實(shí)驗(yàn)活化能的定義：aTdE112ceRTERT將反應(yīng)速率常數(shù)代入得：ca22TRT210.過(guò)渡態(tài)理論計(jì)算速率常數(shù)化學(xué)反應(yīng)要經(jīng)過(guò)一個(gè)由反應(yīng)物分子以一定的構(gòu)型存在的過(guò)渡態(tài)，反應(yīng)物與過(guò)渡態(tài)之間存在化

4、學(xué)平衡，總反應(yīng)的速率由過(guò)渡態(tài)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率決定。該理論提供了一種計(jì)算反應(yīng)速ko率常數(shù)的方法，只要知道分子的某些物性即可計(jì)算（1）用統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)方法處理的過(guò)渡態(tài)理論計(jì)算速率常數(shù)ETkf0BexpkfhRTbb（2）過(guò)渡態(tài)理論的熱力學(xué)處理方法：kTSHeean1BmmrrexpcexpkRTRh2樂(lè)山師范學(xué)院化學(xué)學(xué)院知識(shí)點(diǎn)歸納E E nRTH nRT實(shí)驗(yàn)活化能:mra011.單分子反應(yīng)理論單分子反應(yīng)是經(jīng)過(guò)相同分子間的碰撞而得到活化態(tài)，獲得足夠能量的活化分子并不立即分解，它需要一個(gè)分子內(nèi)部能量的傳遞過(guò)程，以便把能量集中到要破裂的鍵上去，因此在碰撞之后與進(jìn)行反應(yīng)之間出現(xiàn)一段停滯時(shí)間，此時(shí)，活化分子可能

5、進(jìn)行反應(yīng)，也可能消活化而再變成普通分子。在濃度不是很稀的情況下，這種活化與消活化之間有一個(gè)平衡存在，如果活化分子分解或轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率比消活化作用緩慢，則上述平衡基本上可認(rèn)為不受影響3樂(lè)山師范學(xué)院化學(xué)學(xué)院作業(yè)作業(yè)解答習(xí)題2某物質(zhì)按一級(jí)反應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。已知反應(yīng)完成40%需時(shí)50min,試求：(1)以s為單位的速率常數(shù)；(2)完成80%反應(yīng)所需時(shí)間。11114iiinsini.710sk解：,1x506010.4t11113inints9.4710s(2)4k1x1.71010.80習(xí)題4NO在25c時(shí)分解反應(yīng)的半衰期為5.70h,且與NO初始?jí)毫o(wú)關(guān)。試求此反5252應(yīng)在25c條件下完成90%所需

6、時(shí)間。解：t與起始?jí)毫o(wú)關(guān)，所以是一級(jí)反應(yīng)：1/2t111i/2lntin18.9hk1xln210.90習(xí)題7一級(jí)反應(yīng)CHNCl在水溶液中分解按下式進(jìn)行：256CHNCl(aq)fCHCl(aq)+N(g)265562t時(shí)體積V,在反應(yīng)過(guò)程中，用量氣管測(cè)量所放出的N的體積。假設(shè)t時(shí)刻體積為2Vo試證明速率常數(shù)為為V1kintVV證：CHNCl(aq)CHCl(aq)+N(g)265562t0C00VcttV0tt當(dāng)時(shí)，反應(yīng)物完全分解，故：ckVVck為比例系數(shù))(，或00VVckVcV,或?qū)τ谝患?jí)反應(yīng)：cVVk1110ininink.tVcttkVVV習(xí)題14富酸鏤在水溶液中轉(zhuǎn)化為尿素的反應(yīng)

7、為NHOCNCO(NH)242測(cè)得如下數(shù)據(jù)：4樂(lè)山師范學(xué)院化學(xué)學(xué)院作業(yè)3dmmoi/初始濃度a0.050.100.20/hJ半衰期1/237.0319.159.45試確定反應(yīng)級(jí)數(shù)。零級(jí)反一級(jí)反應(yīng)的半衰期與起始濃度無(wú)關(guān)，解：根據(jù)不同反應(yīng)級(jí)數(shù)半衰期的特點(diǎn)可知，半從題給數(shù)據(jù)看出，應(yīng)的半衰期與起始濃度成正比；二級(jí)反應(yīng)的半衰期與起始濃度成反比。a1/t,計(jì)衰期隨起始濃度的增加而減少，則一定不是一級(jí)或零級(jí)反應(yīng)，現(xiàn)在只要驗(yàn)證1/2算結(jié)果如下：124:t37.03:19.15:9.4512111:124:1/a:0.200.100.05所以為二級(jí)反應(yīng)。/intt1/21/2 1n 或用公式:Inaa/37.0

8、3ln/19.152n11.950.05ln0.1/37.03ln/9.4512n1.990.050.20ln/imolE80kJC100c變到30C；由，試求(19習(xí)題已知某反應(yīng)活化能1)由20aC,其速率常數(shù)各增大了多少倍？變到110EakAexp解：由阿累尼烏斯公式得：一RTTTEk1a22expRTTk211代入數(shù)據(jù)得：3TTEk1010801a222.96expexp1)(303293RTT8.314k2113TTEk1010801a221.96expexp2)(383373kRTT8.314211計(jì)算表明低溫時(shí)速率常數(shù)對(duì)溫度更敏感。硝基丙烷與堿作用為二級(jí)反應(yīng)。其速率常數(shù)與溫度的關(guān)系

9、為：24在水溶7中，2-習(xí)題3163131lgmolk/11.9dmminK/T33dmmol108.0C反應(yīng)10并求當(dāng)兩種反應(yīng)物的初始濃度均為試求反應(yīng)的活化能，5樂(lè)山師范學(xué)院化學(xué)學(xué)院作業(yè)的半衰期為多少？EaBlgk/k比較，可得：解：將題給公式與2.303RT311mol60.561060.56kJJmolE31632.3038.314a316311.90lgk/k0.723310c時(shí)，在283min283K5.288moldmk11t23.64min1/23108kc5.28803的容器中混合。已知1.00dmN和300K條件下將1gN及1gH在體積為習(xí)題27在2221010m2.53.51010m，及H分子的碰撞直徑分別為試求此容器中每秒內(nèi)兩種分子的碰2撞次數(shù)。解：根據(jù)碰撞理論，N與和H分子之間碰撞次數(shù)為：221/22NNNHNH112222RT8ZabVNV2MHM22其中LNHHm22253m3.0110VVMH2LNNmN22253m2.1510VMNV2代入數(shù)值得：21/210103.52.511Z8.31430083.14AB33102822102525103.01102.1530有兩13313235SSdm3.43.410m103233.4101.00dm的