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...wd......wd......wd...化學(xué)反響動(dòng)力學(xué)第二章習(xí)題Thefirst-ordergasreactionSO2Cl2SO2+Cl2hask=2.2010-5s-1at593K,WhatpercentofasampleofSO2Cl2wouldbedecomposedbyheatingat593Kfor1hour?HowlongwillittakeforhalftheSO2Cl2todecompose?解:一級(jí)反響動(dòng)力學(xué)方程為:反響達(dá)1小時(shí)時(shí):=0.924=92.4%已分解的百分?jǐn)?shù)為:100%-92.4%=7.6%當(dāng)時(shí),s=31500s=8.75hourT-butylbromideisconvertedintot-butylalcoholinasolventcontaining90percentacetoneand10percentwater.Thereactionisgivenby(CH3)3CBr+H2O(CH3)3COH+HBrThefollowingtablegivesthedatafortheconcentrationoft-utylbromideversustime:T(min)091824405472105(CH3)CBr(mol/L)0.10560.09610.08560.07670.06450.05360.04320.0270Whatistheorderofthereaction?Whatistherateconstantofthereaction?Whatisthehalf-lifeofthereaction?解:(1)設(shè)反響級(jí)數(shù)為n,則假設(shè)n=1,則t=9,t=18t=24,t=40t=54,t=72,t=105假設(shè)n=2,則t:918244054k:0.10400.12290.14870.15090.1701假設(shè)n=1.5t:91824k:0.01650.01890.0222假設(shè)n=3t:91824k:2.0672.603.46反響為一級(jí)。(2)k=0.0123min-1=2.05×10-4s-1(3)=56.3min=3378s3、復(fù)雜反響:的速率方程為,推導(dǎo)其動(dòng)力學(xué)方程。要求寫出詳細(xì)的推導(dǎo)過程。解:設(shè)時(shí),,,時(shí),,,代入得:令α=,β=,γ=則,移項(xiàng)積分:令,得動(dòng)力學(xué)方程:4、復(fù)雜反響由以下兩個(gè)基元反響組成:求反響進(jìn)展過程中,A1物種濃度與A3物種濃度間的關(guān)系。要求寫出詳細(xì)的推導(dǎo)過程。解:速率方程:〔1〕〔2〕,得:設(shè)時(shí),,,移項(xiàng)積分:考慮物料平衡:,代入上式,得[A1]~[A3]關(guān)系式為:即:假設(shè)時(shí),,,則:ConsiderthereactionmechanismWritechemicalrateequationsfor[A]and[X].Employingthesteady-stateapproximation,showthataneffectiverateequationfor[A]isd[A]/dt=-keff[A][B]Giveanexpressionforkeffintermsofk1,k-1,k2,and[B].解:ⅰ.ⅱ.對(duì)X進(jìn)展穩(wěn)態(tài)近似,則即:即:ⅲ.(a)Thereaction2NO+O22NO2isthirdorder.AssumingthatasmallamountofNO3existsinrapidreversibleequilibriumwithNOandO2andthattherate-determiningstepistheslowbimolecularreactionNO3+NO2NO2,derivetherateequationforthisthemechanism.(b)Anotherpossiblemechanismforthereaction2NO+O22NO2is(1)NO+NON2O2k1(2)N2O22NOk2(3)N2O2+O22NO2k3Applythesteadystateapproximationto[N2O2]toobtaintheratelawford[NO2]/dt.IfonlyaverysmallfractionoftheN2O2formedin(1)gosetoformproductsinreaction(3),whilemostoftheN2O2revertstoNOinreaction(2),andiftheactivationenergiesareE1=79.5kJ/mol,E2=205kJ/mol,andE3=84kJ/mol,whatistheoverallactivationenergy?(c)Howwouldyoudistinguishexperimentallybetweenthemechanismsuggestedinpart(a)and(b)?解:〔a〕機(jī)理為:據(jù)快速平衡:(b)〔1〕k1〔2〕k2〔3〕k3對(duì)[N2O2]進(jìn)展穩(wěn)態(tài)近似假設(shè)只有很少量的N2O2轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2,而絕大局部轉(zhuǎn)變?yōu)镹O,即k2>>k3[O2],則:Ea(overall)=Ea1+Ea3-Ea2=79.5+84-205=-41.5kJ·mol-1(c)(1)檢測中間體N2O2或NO3〔2〕大大增加O2的濃度第一歷程為:第二歷程為:測定速率常數(shù)大小是否與O2濃度有關(guān)?!?〕作r~[O2](固定[NO],測不同[O2]下的反響速率)第一歷程為直線,第二歷程不為線性。7、復(fù)雜反響常用來描述酶催化反響和熱活化單分子反響,假設(shè)其總包反響的反響速率方程為:推導(dǎo)總包反響活化能與各元反響活化能的關(guān)系。解:(1)當(dāng)k-1>>k2時(shí),反響機(jī)理中的第二步為決速步,總包反響速率常數(shù)為:總包反響的活化能:(2)當(dāng)k-1<<k2時(shí),反響機(jī)理中的第一步為決速步,總包反響速率常數(shù)為:總包反響活化能:嚴(yán)格來說應(yīng)為:8、H2+Cl2→2HCl反響的速率方程為:擬定該反響的反響機(jī)理。要求寫出詳細(xì)推導(dǎo)過程。解:寫出反響體系可能存在的各基元反響:Ea〔kJ/mol〕Ea〔kJ/mol〕117.220.94360.025.10.08.4~15.10.0根據(jù)活化能大小,擬定可能的反響機(jī)理:117.2(1)k125.1(2)k28.4~15.1(3)k30.0
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