天大物化第五版下册答案

第十一章 化学动力学 余训爽

(2)

cA。0-cA,ecA,e?k1,v0?k1cA。0 k?1=0.002min-1

因此 k1=k?1=cA,e0.2ê。0cA。0cA。0-cA,e??1-80%?cA。0?-4-1k1=0.002???=5?10min

0?80ê。?t1/2?ln2ln2==277.3min k1?k?10.002?5?10-411.39 对于两平行反应:

-3-1-1

反应开始时只有A(g),且cA, =0.02 mol·dm,k=3.0s,k=2.5s,012

k3=4.0s-1,k4=5.0s-1。

(1)试写出分别用cA、cB、cC、 cD表示的速率方程;

(2)求反应物A的半衰期;

(3)当反应物A完全反应(即cA=0)时,cB、cC、 cD各位多少。

解:(1)

?dcA??k1?k2?cA dt

dcB?k1cA?k4cD?k3cB dtdcD?k3cB?k4cD dtdcC?k2cA dt

(2)∵

?dcA??k1?k2?c Adtt1/2?ln2ln2??0.126s k1?k23?2.5∴

(3) cB+ cC + cD = 0.02

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第十一章 化学动力学 余训爽

cDk34???0.8即cD=0.8cB cBk45cB?cDk13=??1.2即cB?cD=1.2cC cCk22.5则:cB=6.061×10-3 mol·dm-3,cC = 9.901×10-3 mol·dm-3,cD=4.848×10-3 mol·dm-3

11.40 高温下乙酸分解反应如下:

在1089K时,k1=3.74s-1,k2=4.65s-1。

(1)试计算乙酸反应掉99%所需时间;

(2)当乙酸全部分解时,在给定温度下能获得乙烯酮的最大产量是多少?

解:(1)对于平行反应速率方程为

?cA,0cA

dcA??k1?k2?cA dtc01lnA,k1?k2cA积分的:ln即有:t???k1?k2?t,即t?

11ln?0.55s

3.74?4.651?99%(2)

c?H2C=CO?c?CH4??k2,且c?H2C=CO?+c?CH4?=cA,0 k1则:c?H2C=CO?=k24.65cA,=cA,00=0.5542cA,0 k1+k23.54+4.6511.41 若总反应的活化能为E,试证明:

E=k1E1?k2E2k1?k2

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第十一章 化学动力学 余训爽

证明:设两反应均为n级反应,且指前因子相同,则反应速率方程为

?dcAnn ??k1?k2?cA?kcAdt则:k=k1?k2 故:

dkdk1dk2=?dTdTdT

dlnkEdkEdkkE=-?=-?=-dTRTkdTRTdTRTk1E1+k2E2k1E1?k2E2=kk1?k2根据阿伦尼乌斯有:

所以:kE=k1E1+k2E2?=E=

11.42 当存在碘催化剂时,氯苯(C6H5Cl)与Cl2在CS2

溶液中有以下平行二级反应:

在室温、碘的浓度一定的条件下,当氯苯(C6H5Cl)与Cl2在CS2溶液中的初始共度均为0.5mol·dm-3时,30min后有15%的C6H5Cl转化为o-C6H4Cl2,有25%的C6H5Cl转化为p-C6H4Cl2。试求反应速率常数k1和k2。

解:对于平行反应速率方程为

?dcA2??k1?k2?cA dt积分的:

111c0-cA-??k1?k2?t,即k1?k2=?A,cAcA,tcA,00cA

则:k1?k2=?1cA,11-?1-40%?0-cA=?=0.04444dm3?mol-1?min-1

tcA,300.5?1-40%?0cAc?p?C6H4Cl2?c?o?C6H4Cl2??k225%5?? k115%3第 39 页 共 61 页创建时间:错误!未指定书签。

第十一章 化学动力学 余训爽

3k1=?0.04444=1.6665?10-2dm3?mol-1?min-18

5k2=?0.04444=2.7775?10-2dm3?mol-1?min-18k11.43 气相反应I2?g?+H2?g????HI?g?是二级反应。现在一含有过量碘的反应器中充入50.663kPa的H2(g)。已知673.2K时该反应的速率常数k=9.869×10-9kPa-1·s-1,固体碘的饱和蒸气压为121.59kPa(假设固体碘蒸气处于快速平衡),且没有逆反应。

(1)计算所加入的反应掉一半所需时间; (2)验证下述机理符合二级反应速率方程。

I2?g?k1k?12I? 快速平衡,K?k1k?1

k2H2?g??2I????HI?g? 慢步骤

解:(1)根据题意有

-dpH2dt?kpI2pH2

反应器中有过量的碘,则反应器中碘的饱和蒸气压不变,故反应

可看成准一级反应。

-dpH2dt?k/pH2,且k/=kpI2

则:t1/2?ln/2?ln2?kkpI2ln2?5.776?105s ?99.869?10?121.59(2)有上述反应机理可知,整个反应由最慢的一步控制,即有

-dpH2dt?k2pH2pI2?

2k1pI?k根据快平衡有:K?=,即pI2?=1pI2

k?1pI2k?1则:-dpH2k1k1?k2pH2pI?=k2pHpI,令k=k2dtk?122k?12

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