中南大学物理化学课后习题答案 7 章 化学动力学.docx

第7章 化学动力学1．以氨的分解反应2NH3==== N2＋3H2为例，导出反应进度的增加速率与，， 之间的关系，并说明何者用于反应速率时与选择哪种物质为准无关。解：∴，，2．甲醇的合成反应如下：CO＋2Ｈ2 ===== CH3OH已知，求，各为多少?（答案：2.44，4.88mol·dm-3·h-1）解：，3．下列复杂反应由所示若干简单反应组成，试根据质量作用定律写出以各物质为准的速率方程式。(1) (2) (3) (4) 解：(1) ，，(2) (3) (4) 4．理想气体反应 2N2O5 → 4NO2＋O2，在298.15 K的速率常数k是1.73×10-5ｓ-1，速率方程为。(1)计算在298.15K、、12.0 dm3的容器中，此反应的和即各为多少?(2)计算在(1)的反应条件下，1s内被分解的N2O5分子数目。（答案：（1）7.1×10-8，-1.14×10-7md·dm-3·s-1 （2）1.01×1018）解：（1） mol·dm-3mol·dm-3·s-1∴mol·dm-3·s-1（2）1.4×10-7×12.0×6.022×1023=1.01×1018个分子5．已知每克陨石中含238U 6.3×10-8ｇ，He为20.77×10st1:chmetcnv UnitName=cm SourceValue=6 HasSpace=False Negative=True NumberType=1 TCSC=0-6cm3(标准状态下)，238U的衰变为一级反应：238U → 206Pb＋84He由实验测得238U的半衰期为＝4.51×109 y，试求该陨石的年龄。（答案：2.36×109年）解：每克陨石中含He：mol最开始每克陨石中含238U的量：mol现在每克陨石中含238U的量：mol衰变速率常数：∴6．303.01 K时甲酸甲酯在85%的碱性水溶液中水解，其速率常数为4.53 mol-1·L·s-1。(1) 若酯和碱的初始浓度均为1×10-3mol·L-1，试求半衰期。(2 )若两种浓度，一种减半，另一种加倍，试求量少者消耗一半所需的时间为多少。（答案：220.8，82.36s）解：(1) 甲酸甲酯的水解反应为二级反应，且当酯和碱的初始浓度相等时，其速率方程可化为纯二级反应速率方程形式：故：(2) 且当酯和碱的初始浓度不相等时为混二级反应，将反应简写为： A + B → 产物设t = 0时： 2×10-3 0.5×10-3 0即：cA,0 = 2×10-3 mol·L-1，cB,0 = 0.5×10-3 mol·L-1，则动力学方程为：对B：当cB = 0.5cB,0时，必有：cA =1.75×10-3 mol·L-1，所以对B而言：7．在1100 K，测得NH3在W上起催化反应的数据如下：NH3的初压p0/Pa35330173327733半衰期t1/2/min7.63.71.7(1) 试证明该反应近似为零级反应；(2)求速率常数ｋ0。 （答案：38.66Pa·s-1）解：(1) 对于纯零级反应，其半衰期为，则用尝试法计算k0如下：Pa·s-1 ;Pa·s-1Pa·s-1k0值基本为常数，因此为零级反应。(2) 该反应的速率常数k0值可取以上3个计算值的平均值：k0 =38.56 Pa·s-18．1033 K时Ｎ2O的热分解获得如右数据：ｐ０／Pa 38663 47996ｔ1/2／s 265 216 求：(1) 反应级数；(2) 起始压强ｐ０＝101325 Pa时的半衰期。（答案：二级，101.6s）解：(1) 因t1/2与p0有关，故不可能是一级反应。用零级试尝：，得：k0,1 = 72.95及k0,2 = 111.10用二级试尝：，得：k2,1 = 9.76×10-8及k2,2 =9.65×10-8显然应为二级反应，平均：k2 = 9.71×10-8 (Pa·s)-1(2) 当p0=101325 Pa时，9．300 K时N2O5分解过程中测得不同时刻N2O5的压强如下：ｔ／ｓ0142284426pN2O5／Pa7999339997199989999（１）求反应级数和速率常数； (2) 100 ｓ时N2O5的转化率及瞬时速率。（答案：（1）一级，4.88×10-3s-1 （2）38.6%，237.7Pa·s-1 ）解： N2O5 → N2O4 + 0.5O2(1) 按一级反应动力学公式试算得：t /s 0 142 248 426 0 0.693 1.38 2.078k /s-1 0.00488 0.00486 0.00486故为一级反应，平均：k = 0.00487 s-1(2) t =100s时0.00487×100= ，∴pN2O5 = 49166Pa转化率 = (79993-