物理化学 林树坤化学动力学 习题答案 下载本文

(1)不同温度下反应的平衡常数值。

(2)该反应的?rUm(设该值与温度无关)和600K时的?rHm。

k1(600K) 解:(1)

K(600K)?k?1(600K)

运用下述公式

22. 某一气相反应,已知在298K时,k1=0.21s-1,k2=5×10-9Pa-1·s-1,

当温度升至310K时,k1和k2值均增加1倍,试求:(1)298K时的平衡常数Kp,(2)正、逆反应的实验活化能,(3)反应的?H,(4)在298K时,A的起始压力101.325kPa,

rm若使总压力达到151.99kPa 时,问需时若干 解: (1) Kp?k10.21??4.2?107Pa ?9k25?10T1T2T2?T1(2) Ea(正)=Ea(逆)=Rlnk(T2)?k(T1)=8.314×ln2×298?310 =44.36kJ·mol-1

310?298(3)

dlnKpdT??rHmRT2,因为

dlnKpdT?0,所以?rHm=0。

(4)

t=0 p? 0 0

t=t p?─x x x

p总?p??x?151.99kPa , x=50.66kPa,

dx??k1(p??x)?k2x2 ?k1(p?x) (?k1??k2) dtp?p??xx0??dxp?x??k1dt,ln0t?k1t,t?1p?1p?ln??ln??3.3sk1p?x0.21s?1p?50.66kPa

23. 当有碘存在作为催化剂时,氯苯(C6H5Cl)与氯在CS2溶液中有如下的平行反应: 设在温度和碘的浓度一定时, C6H5Cl和Cl2在溶液中的起始浓度均为0.5 mol·dm-3,30min后有15%的C6H5Cl转化为邻- C6H4Cl2,有25%的C6H5Cl转变为对- C6H4Cl2,试计算k1和k2。 解:由平行反应

?c邻k10.15????c对k20.25??dx?(k?k)(a?x)212??dtk?0.6k2??x1, ?

?(k1?k2)t??a(a?x)因为 x=0.5×(0.15+0.25)=0.4×0.5

k1?0.6k2??0.4?0.5 ,解得??(k1?k2)?30??0.5(0.5?0.4?0.5)k1=0.01667dm3·mol-1·s-1 ,k2=0.02778dm3·mol-1·s-1

24. 乙醛的离解反应CH3CHO=CH4+CO是由下面几个步骤构成的

kCH3?CHO, (1)CH3CHO???1kCH4?CH3CO, (2)CH3?CH3CHO???2k(3)CH3CO???CH3?CO,

3kC2H6, (4)2CH3???4?k1?d[CH4]?k2?试用稳态近似法导出: ?2k??dt?4?1/2[CH3CHO]3/2

证明:产物CH4的生成速率为 d[CHdt4]?k2[CH3][CH3CHO],反应的中间产物为活泼的自

由基,故按稳态法处理d[CH3]?k1[CH3CHO]?k2[CH3][CH3CHO]?k3[CH3CO]?2k4[CH3]2?0

dt两式相加得:k1[CH3CHO]=2k4[CH3]2,

?k1? [CH3]???2k???4?1/2?k1?d[CH4][CH3CHO]1/2,?k2??2k??dt?4?1/2[CH3CHO]3/2

25. 气相反应H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)的反应历程为

k2Br, (1) Br2???1k??HBr?H, (2)Br?H2?2k??HBr?Br, (3) H?Br2?3k??H2?Br, (4) H?HBr?4kBr2, (5) 2Br???5试证明反应的动力学方程式为

证明: d[HBr]?k2[Br][H2]?k3[H][Br2]?k4[H][HBr] ①

dt ?k4[H][HBr]?2k5[Br]2?0 ② d[H]?k2[Br][H2]?k3[H][Br2]?k4[H][HBr]?0 ③

dt①-③得

d[HBr]?2k3[H][Br2] ④

dt②+③得

1/2?k1? [Br]??[Br]2??k??5? ⑤

以⑤代入②式移项得:

1/2?k1??[Br2]1/2k2[H2]??k??5? [H]?k3[Br2]?k4[HBr] ⑥

以⑥代入④式得:

1/2

?k1?3/2?2k3k2[H2]??k?[Br2]d[HBr]?5??dtk3[Br2]?k4[HBr] ⑦

⑦式分子、分母各除以k3[Br2],并令:

1]2k1? k?2k2????k5???1/2,k??k4k3, d[HBr]?dtk[H2][Br2

[HBr]1?k?[Br2]26.由反应C2H6+H2=2CH4,其反应历程可能是

设反应(1)为快速对峙反应,对H可作稳态近似处理,试证明 证明:

d[CH4]?k2[CH3][H2]?k3[H][C2H6] ① dt