考霸young-物化題庫

00-05-181p=2

p0例1反應(yīng)ClCOOCl3(g)2COCl2(g),在定溫定容容器中進(jìn)行,測得總壓力p與時間t的關(guān)系如下:

t/s 051206454751113215752215

p/kPa 2.0042.0642.2322.4762.7102.9693.1973.452

已知為一級反應(yīng),求反應(yīng)速率常數(shù).已知t=0時,只有反應(yīng)物.

t/s 51206454751113215752215kA/104s15.965.845.915.795.805.755.79 ClCOOCl3(g)2COCl2(g)t=0cA,00p0=cA,0RTt=t

cA2(cA,0－cA)pt=(2cA,0－cA)

RTt=02cA,0

p=2cA,0RT00-05-182例2二甲醚的氣相分解是一級反應(yīng):

CH3OCH3(g)CH4(g)+H2(g)+CO(g)

504℃時把二甲醚充入真空定容反應(yīng)器內(nèi),測得總壓數(shù)據(jù)如下:

t/s

039077715873155

p/kPa41.354.465.183.2103.9

試計算該反應(yīng)在504℃的反應(yīng)速率常數(shù)及半衰期.p=3p0=123.9kPat1/2=ln2/kA=1.56×103st/s 39077715873155kA/104s14.434.374.464.5000-05-183例3H2O2的催化分解反應(yīng)為一級反應(yīng).水溶液中的H2O2濃度可用KMnO4溶液滴定后確定.測得滴定所消耗的KMnO4溶液體積V與時間t的關(guān)系如下:

t/min 0510203050

V/ml 46.137.129.819.612.35.0

試求H2O2分解反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù).t/min510203050kA/min10.04340.04360.04280.04400.044000-05-184

氯化重氮苯的反應(yīng)如下:

C6H5N2Cl(溶液)

C6H5Cl(溶液)+N2(g)

50℃時測得放出的N2體積V(定溫定壓下)

與時間t的關(guān)系如下:

t/min 6912141822242630

V/cm3 19.326.032.636.041.345.046.548.450.458.3

已知為一級反應(yīng),求反應(yīng)速率常數(shù).例4cA(V－Vt);cA,0

Vt/min 6912141822242630 kA/102min1 6.706.566.836.866.856.726.666.826.6600-05-185例5蔗糖的轉(zhuǎn)化反應(yīng)可用旋光儀進(jìn)行研究,恒溫下測得溶液的旋光角與時間t的關(guān)系如下:

t/min 010204080180300

6.606.175.795.003.711.40－0.24－1.98

已知為一級反應(yīng),求反應(yīng)速率常數(shù).

t/min 10204080180300kA/103min1 5.144.965.165.135.185.32

C12H22O11+H2OC6H12O6

(葡)+C6H12O6(果)t=0cA,0000=F反cA,0t=t

cA(cA,0

cA)(cA,0cA)t=F反cA+F產(chǎn)(

cA,0cA)

t=0cA,0

cA,0

=F產(chǎn)cA,000-05-186例6對于一級反應(yīng)和只有一種反應(yīng)物的二級反應(yīng),分別求二者在下列時刻未反應(yīng)的百分?jǐn)?shù).

(1)t1=t1/2/2;(2)t2=2t1/2.一級反應(yīng)k

t1/2=ln2二級反應(yīng)kt1/2=1/cA,0

(1)t1=t1/2/2一級:1－xA=0.707=70.7%二級:1－xA=0.667=66.7%(2)t2=2t1/2一級:1－xA=0.25=25%二級:1－xA=0.333=33.3%00-05-187例7在定溫300K的密閉容器中,發(fā)生如下氣相反應(yīng):

A(g)+B(g)Y(g),測知其速率方程為

假定反應(yīng)開始只有A(g)和B(g)(初始體積比為1:1),初始總壓力為200kPa,設(shè)反應(yīng)進(jìn)行到10min時,測得總壓力為150kPa,則該反應(yīng)在300K時的反應(yīng)速率常數(shù)為多少?再過10min時容器內(nèi)總壓力為多少?A(g)+B(g)Y(g)t=0pA,0

pA,00t=t

pA

pA

pA,0－pA

p

=pt=pA,0+pA

可知pA=pt

－

pA,0得積分得00-05-188

已知pt,0=200kPa,pA,0=100kPa,即當(dāng)t=10min時,pt=150kPa,得k=0.001kPa1·min1當(dāng)t=20min時,可得pt

=133kPa00-05-189例8已知氣相反應(yīng)2A+B2Y的速率方程為.將氣體A和B按物質(zhì)的量比2:1引入一抽空的反應(yīng)器中,反應(yīng)溫度保持400K.反應(yīng)經(jīng)10min后測得系統(tǒng)壓力為84kPa,經(jīng)很長時間反應(yīng)完了后系統(tǒng)壓力為63kPa.試求:

(1)氣體A的初始壓力pA,0及反應(yīng)經(jīng)10min后A的分壓力pA;

(2)反應(yīng)速率常數(shù)kA;

(3)氣體A的半衰期.(1)2A+B2Yt=0pA,0

pA,0/20

t=t

pA

pA/2pA,0－

pAp(總)=pA,0+pA/2pA=2{p(總)－pA,0}

t=,pA=0,p(總,)=pA,0=63kPat=10minpA=2×(84－63)kPa=42kPa00-05-1810=1.59×103kPa1·min100-05-1811例9反應(yīng)2A+BY由實驗測得為二級反應(yīng),其速率方程為:

70℃時,已知反應(yīng)速率常數(shù)kB=0400dm3·mol1·s1,若cA0=0200mol·dm3,cB0=0100mol·dm3.試求反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率為90%時,所需時間t=?

按cA0=2cB0,則反應(yīng)過程中始終有cA=2cB,于是

分離變量積分,得或00-05-1812又,則00-05-1813例10反應(yīng)A+2BZ的速率方程為:

在25℃時,kA=1102mol1·dm3·s1,求25℃時,A反應(yīng)掉20%所需時間.

(1)若cA0=001mol·dm3,cB0=100mol·dm3;

(2)若cA0=001mol·dm3,cB0=002mol·dm3.(1)因為cA0<<cB0,所以cB

cB0=常數(shù),故有00-05-1814(2)由于cA0:cB0=1:2,與A,B的化學(xué)計量系數(shù)之比相同,故00-05-1815例11在326℃時1,3－丁二烯反應(yīng)生成二聚物C8H12.將一定量的1,3-丁二烯置于容器中,測得不同時間容器內(nèi)的壓力為:

t/min012.1824.5542.5068.05

p/kPa84.2677.8872.9067.9063.27

試求此二級反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù).t/min12.1824.5542.5068.05

kA/dm3mol－1

min－10.8660.8890.8830.8622C4H6

C8H12t=0cA,00p0=cA,0RT=84.26kPat=t

cA(cA,0cA)/2pt=(

cA,0+cA)RT

/2t=0cA,0/2

p=cA,0RT

/2=42.13kPa

00-05-1816例12反應(yīng)2A(g)+B(g)Y(g)+Z(s)的速率方程為:

今將摩爾比為2∶1的A,B混合氣體通入400K的定溫密閉容器中,系統(tǒng)初始壓力為3kPa,經(jīng)50s后容器內(nèi)壓力為2kPa,問經(jīng)150s后容器中pB為若干?

因nA,0/nB,0=A/B=2/1,故nA/nB=pA/pB=2/1

－dpB/dt

=kpA1.5pB0.5=k(2pB)1.5pB0.5=21.5kpB2=kpB200-05-1817

t2=150s時,

pB,2=0.25kPa2A(g)+B(g)Y(g)+Z(s)t=02pB,0pB,00t=t12pBpBpB,0－pB

p(總)=pB,0+2pB

pB={p(總)－pB,0}/2

t=0時p(總,0)=3pB,0=3kPa,則pB,0=1kPa

t1=50s時

pB,1={p(總,1)－pB,0}/2=0.5kPa00-05-1818例13A和B按化學(xué)計量比導(dǎo)入等容容器中,于400K發(fā)生如下反應(yīng):2A(g)+B(g)Y(g)+Z(s).已知速率方程為.設(shè)開始時總壓力為30Pa,反應(yīng)7.5min后總壓力降至20Pa.問再繼續(xù)反應(yīng)多長時間可由20Pa降至15Pa?A的消耗速率常數(shù)kA=?2A(g)+B(g)Y(g)+Z(s)t=0pA,0pA,0/2

0t=t1

pApA/2(pA,0－pA)/2p(總)=pA+

pA,0/2

pA=p(總)－pA,0

/2

t=0時p(總,0)

=30Pa,則pA=pA,0=20kPa

t1=7.5min時

pA,1=p(總,1)－pA,0/2=10Pa代入上述積分式,可解得:00-05-1819當(dāng)總壓力進(jìn)一步降為p(總,2)=15Pa,pA,2=p(總,2)－pA,0/2=5Pa可知需再反應(yīng)(37.5－7.5)min=30min.00-05-1820例14反應(yīng)2A(g)+B(g)Y(g)的動力學(xué)方程為.今將A與B的摩爾比為2∶1的混合氣體通入400K定容容器中,起始總壓力為3.04KPa,50s后,總壓力變?yōu)?.03kPa,試求反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)kB及kA.2A

+B(g)Y(g)t=02cB,0

cB,00p0=3cB,0RT=3.04kPat=t2cB

cB

cB,0cB

pt=(

cB,0+2cB)RTt=00cB,0

p=cB,0RT

=1.01kPa

將t=50s,pt=

2.03kPa代入,得00-05-1821例15

已知反應(yīng)2HII2+H2,在508℃下,HI的初始壓力為101325Pa時,半衰期為135min;而當(dāng)HI的初始壓力為101325Pa時,半衰期為135min.試證明該反應(yīng)為二級,并求出反應(yīng)速率常數(shù)(以dm3·mol1·s1及以Pa1·s1表示).

kAc=kAp(RT)=1.22108Pa1·s1

(8.314J·mol1·K1

781.15K)=7.86102dm3·mol1·s1

00-05-1822500K時測得反應(yīng)aA(g)+bB(g)yY(g)+zZ(g)的初始速率0與反應(yīng)物A,B的初始濃度cA,0,cB,0之間的關(guān)系如下:

cA,0×103/moldm3

1.60 3.20 3.20

cB,0×103/moldm3 3.20 3.20 6.52

0×106/moldm3min1 8.4 33.7 69.0

試確定動力學(xué)方程式的反應(yīng)級數(shù),及速率常數(shù)k.例16由3組數(shù)據(jù)分別求得k=1.03×103dm6·mol2·min1,1.03×103dm6·mol2·min1,1.04×103dm6·mol2·min1.

取平均值kA=1.03×103dm6·mol2·min1.00-05-1823

在某溫度下實驗測定氣相反應(yīng)A+2B2Y,在不同的初始濃度下的反應(yīng)速率列表如下:

0.10.011.210－3

0.10.044.810－3

0.20.012.410－3

試求出反應(yīng)速率方程并求出反應(yīng)速率常數(shù)k.例17用第一組數(shù)據(jù)計算k:00-05-1824例18定容反應(yīng)器中開始只有氣體A和B,總壓力為105Pa,于400K發(fā)生如下反應(yīng):2A(g)+B(g)Y(g)+Z(g).

一次實驗中,B的分壓由

pB,0=4Pa降至pB=2Pa所需時間與2Pa降至1Pa所需時間相等.在另一次實驗中,開始總壓力仍為105Pa,A的分壓力由pA,0=4Pa降至pA=2Pa所需時間為由2Pa降至1Pa所需時間的一半.試寫出此反應(yīng)的反應(yīng)的速率方程.在第一次實驗中,A大大過量,可認(rèn)為過程中pA=pA,0.為準(zhǔn)級反應(yīng),而題示B的半衰期與初壓力無關(guān),故=1.另一次實驗中,B大大過量,可認(rèn)為過程中pB=pB,0.為準(zhǔn)級方程,由A的半衰期與其初壓力成反比知=2.此反應(yīng)的速率方程為:00-05-1825

氣相反應(yīng)A+2BY的速率方程為

在定容800K下實驗結(jié)果如下:

實驗pA,0/kPapB,0/kPa

1133133005.3234.7

21332660021.28

3266266008.675

求反應(yīng)分級數(shù)和及反應(yīng)速率常數(shù).例19A+2BDt=0pA,0

pB,00t=t

pApB,02(pA,0pA)

pA,0pA

p(總)=pB,0－pA,0+2pAdp(總)/dt=2dpA/dt對比實驗1,200-05-1826

反應(yīng)速率方程為:－dpA/dt=kpApB2,由實驗1數(shù)據(jù)得對比實驗1,3兩式相除,得4=4×21,則=100-05-1827例20某反應(yīng)在15.05℃時的反應(yīng)速率常數(shù)為34.40×103dm3·mol1·s1,在40.13℃時的反應(yīng)速率常數(shù)為189.9×103dm3·mol1·s1.求反應(yīng)的活化能,并計算25℃時的反應(yīng)速率常數(shù).E

a=51.13kJ·mol1

k(298.15K)=70.12×10－3dm3·mol－1·s－1.00-05-1828例21等容氣相反應(yīng)AY的速率常數(shù)k與溫度T具有如下關(guān)系式:

(1)計算此反應(yīng)的活化能;

(2)欲使A在10min內(nèi)轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%,則溫度應(yīng)控制在多少?(1)據(jù)Arrhenius公式:與經(jīng)驗式對比,得Ea=9622K

R=80.0kJmol－1

(2)求T,t=10min,轉(zhuǎn)化率xA=0.900-05-1829例22雙光氣分解反應(yīng)ClCOOCl3(g)2COCl2(g)為一級反應(yīng).將一定量的雙光氣迅速引入一個280℃的定容容器中,751s后測得系統(tǒng)壓力為2.710kPa,經(jīng)很長時間反應(yīng)完成后系統(tǒng)壓力為4.008kPa,305℃時重復(fù)實驗,經(jīng)過320s系統(tǒng)壓力為2.838kPa,反應(yīng)完成后系統(tǒng)壓力為3.554kPa.求此反應(yīng)的活化能.280℃時,305℃時,00-05-1830例23反應(yīng)A+2BY的速率方程為:

(1)cA0=0.1mol·dm3,cB0=0.2mol·dm3,300K下反應(yīng)20s后cA=0.01mol·dm3,問再反應(yīng)20s后cA=?

(2)反應(yīng)物的初始濃度同上,定溫400K下反應(yīng)20s后cA=0.003918mol·dm3,求活化能.再繼續(xù)反應(yīng)20s,解得00-05-1831

在定溫定容下測得氣相反應(yīng)A+3B2Y的速率方程為:

,在720K時,當(dāng)反應(yīng)物初始壓力pA,0=1333Pa,pB,0=3999Pa時測出得用總壓力表示的初始反應(yīng)速率為

(1)試求上述條件下反應(yīng)的初始反應(yīng)速率,kA及氣體B反應(yīng)掉一半所需的時間;

(2)已知該反應(yīng)的活化能為83.14kJ·mol,試求反應(yīng)在800K,pA0=pB,0=2666Pa時的初始反應(yīng)速率.例24則

(1)A+3B2Yt=0pA,0

pB,00t=t

pApB,03(pA,0pA)2(pA,0－pA)

p(總)=pB,0－pA,0+2pAdp(總)/dt=2dpA/dt00-05-1832得得在800K和題給初始壓力下00-05-1833例25下列平行反應(yīng),主、副反應(yīng)都是一級反應(yīng).已知

(1)若開始只有A,且cA,0=0.1mol·dm－3,計算400K時,經(jīng)10s,A的轉(zhuǎn)化率為多少?Y和Z的濃度各為多少?

(2)用具體計算說明,該反應(yīng)在500K進(jìn)行時,是否比400K時更為有利?解得xA=0.66700-05-1834

因為cY/cZ=k1/k2,cY+cZ=cA,0xA

所以cY=0.0606mol·dm－3,cZ=0.00606mol·dm－3.(2)400K時,500K時,故在400K反應(yīng)對主產(chǎn)物更有利.00-05-1835例26平行反應(yīng)為一級反應(yīng),反應(yīng)的活化能E1=1088kJ·mol1,E2=837kJ·mol1,指前參量k0,1=k0,2,試問溫度由300K升高至600K,產(chǎn)物中Y與Z的濃度之比提高了多少倍?

即Y與Z的濃度比提高了153倍.00-05-1836例27在一定容的容器中發(fā)生平行反應(yīng):

(1)實驗測得50℃時,cY/cZ恒為2.當(dāng)反應(yīng)10min后,A的轉(zhuǎn)化率為50%;反應(yīng)時間延長一倍,轉(zhuǎn)化率為75%.試確定反應(yīng)級數(shù),并求反應(yīng)速率系數(shù)k1與k2;

(2)當(dāng)溫度提高10℃,測得cY/cZ為3.試求活化能E1,E2之差.(1)因半衰期與初始濃度無關(guān),故反應(yīng)為一級.則k1=00462min1,k2=00231min1

50℃時,00-05-1837(2)反應(yīng)1,反應(yīng)2,故

E1－E2=3626kJ·mol1

00-05-1838例28某11級平行反應(yīng)的兩反應(yīng)指前因子之比為k0,1:k0,2=100:1,若又知反應(yīng)(1)的活化能比反應(yīng)(2)的活化能大14.7kJ·mol1,試求反應(yīng)溫度為464K時Y在產(chǎn)物中的摩爾分?jǐn)?shù)可達(dá)多少.T=464K時,00-05-1839例29某1－1級平行反應(yīng),

主副反應(yīng)的指前因子之比為79:2,主副反應(yīng)的活化能之差為12.4kJmol1,設(shè)若可以無限制地升高溫度,且在升高溫度時指前參量及活化能均保持不變,試求Y在產(chǎn)物中最大的百分含量.

當(dāng)T

時,(指前項大于零)00-05-1840例30反應(yīng)CO2+H2O=H2CO3,已知k1(298K)=0.0375s1,k1(273K)=0.0021s1,Um=4728Jmol1,設(shè)Um在此溫度范圍內(nèi)為常量.試求正,逆反應(yīng)的活化能.00-05-1841例31對行反應(yīng)A

Y,正逆向均為一級,k1=1×102s1,反應(yīng)平衡常數(shù)Kc=4,如果cA0=0.01moldm3,cY,0=0,計算30s后Y的濃度.將和

t=30s代入對行反應(yīng)的積分式:則cY=cA,0xA

=0.01moldm3×0.25=0.0025moldm3.解得xA=0.2500-05-1842例32某對行反應(yīng)AY,已知k1=0.006min1,k－1=0.002min1,如果反應(yīng)開始時只有A,其濃度用cA,0表示.

(1)當(dāng)A和Y的濃度相等時需要多少時間?

(2)經(jīng)100min后,A和Y的濃度各為若干?則cA=cA,0(1－xA)=0587

cA,0

cY=cA,0xA=0413

cA,0

當(dāng)cA=cY

時,即xA=0.5,另將k1=0.006min1,k－1=0.002min1代入,得t=137.3min(2)將t=100min,k1=0.006min1,k－1=0.002min1

代入上式,解得xA=0.41300-05-1843例33反應(yīng)-葡萄糖

-葡萄糖是一對行反應(yīng),

試證明:

式中c

,c,e分別代表時間t及反應(yīng)達(dá)平衡時-葡萄糖的濃度.平衡時即則-葡萄糖β-葡萄糖00-05-1844例34某1-1級對行反應(yīng)AY在273K時k1為0427min1,k1為0.263

min1,當(dāng)溫度升至288K時k1和k1均增加1倍,試求證正,逆反應(yīng)的活化能的關(guān)系,并計算反應(yīng)的rHm(反應(yīng)在敞口容器中進(jìn)行).k1k1可知Ea1=Ea1故rHm=Ea1－Ea1=0對正反應(yīng)對逆反應(yīng)00-05-1845例35反應(yīng)2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的反應(yīng)機(jī)理為:

試分別用平衡態(tài)處理法與穩(wěn)態(tài)處理法建立總反應(yīng)的動力學(xué)方程式.k1k1

按平衡態(tài)處理法:00-05-1846按穩(wěn)定態(tài)處理法:00-05-1847例36反應(yīng)C2H6+H2

2CH4的反應(yīng)機(jī)理如下:

C2H62CH3;

CH3+H2CH4+H;

H+C2H6CH4

＋CH3.

設(shè)第一個反應(yīng)達(dá)到平衡,平衡常數(shù)為K;設(shè)H處于穩(wěn)定態(tài),試建立CH4

生成速率的動力學(xué)方程式.

c(CH3)={Kc(C2H6)}1/2k1c(CH3)c(H2)－k2c(H)c(C2H6)=0=k1c(CH3)c(H2)＋k2c(H)c(C2H6)=2k1c(CH3)c(H2)=2k1K1/2{c(C2H6)}1/2c(H2)=k{c(C2H6)}1/2c(H2)00-05-1848N2O5氣相分解反應(yīng)N2O5

2NO2+(1/2)O2的機(jī)理如下:

N2O5NO2

＋NO3

NO2

＋NO3N2O5

NO2

＋NO3NO2

＋O2+NO

NO＋NO3NO2

設(shè)NO3

和NO處于穩(wěn)定態(tài),試建立總反應(yīng)的動力學(xué)方程式.例37=k1

c(N2O4)－k1c(NO2)c(NO3)－k2

c(NO2)c(NO3)

－k3

c(NO)c(NO3)=0=k2c(NO2)c(NO3)－k3

c(NO)c(NO3)=0

以上兩式相減,得k1c(N2O5)=(k1+2k2)c(NO2)c(NO3)=k1c(N2O5)－k1c(NO2)c(NO3)00-05-1849例38反應(yīng)A+B+CY的反應(yīng)機(jī)理為:

A+BAB(1)

AB+CY(2)

其中(1)式為快速平衡.請證明其速率與溫度的關(guān)系為

k=k0e－(Ea+rUm)/RT

rUm

表示(1)式內(nèi)能變化,Ea表示(2)式的活化能.k1k1用平衡近似法,得00-05-1850

代入阿侖尼烏斯方程,兩邊同乘以RT2,得Ea=E2+E1－E－1=E2+rUm=Ea+

rUm

代入速率常數(shù)的指數(shù)式,得00-05-1851例39反應(yīng)A2+B2

2AB的反應(yīng)機(jī)理為:

B22B

2BB2

A2+2B2AB

試分別用平衡態(tài)處理法與穩(wěn)定態(tài)處理法導(dǎo)出總反應(yīng)的動力學(xué)方程式.按平衡態(tài)處理法:按穩(wěn)定態(tài)處理法:=2k1

cB2－2k1cB2－2k2cA2

cB2=000-05-1852

已知反應(yīng)A2+B2

2AB的反應(yīng)機(jī)理如下:

B2+M2B+M

B+A2AB+A

A+B2AB+B

2B+MB2+M

式中M為其它物質(zhì).設(shè)A和B處于穩(wěn)定態(tài),試導(dǎo)出總反應(yīng)的動力學(xué)方程式.例40=2k1c(B2)c(M)k2c(B)c(A2)+k3c(A)c(B2)2k1c(B)2c(M)=0=k2c(B)c(A2)－k3c(A)c(B2)=0以上兩式相加,得2k1c(B2)c(M)=2k1c(B)2c(M)=k2c(B)c(A2)+k3c(A)c(B