第七章 化学动力学热力学第二定律重庆大学物理化学教研室编物理化学答案第七章

(1) 证明该反应的速率方程为r=k[A]2[B];

(2) 求速率常数k。(2.5 mol-2 dm6 min-1); (1) 证明:设 r=k[A]m[B]n 当B0大大过量时r=k’[A]m

2m?1?1 t12?m?1?m?1??k[A]0代入2,3组数据得:

11600.01m?1??2

1800.02m所以m=2 当m=2时

t12?1k'[A]0?1k[B]0[A]0n

代入1,2组数据得:

1

n801?0.5?0.01?

11602?0.010.25n所以n=1

反应的速率方程为r=k[A]2[B]

1(2) k?t1/2[B]0[A]代入1组数据

k?1?2?2.5moldm6min?1

80?0.5?0.01 7-16、用等摩尔的NO和H,通过改变体系的初压P0测定反应2NO+2H2→N2+2H2O的半衰期t1/2:

P0/133.322Pa t1/2/min 365 84 341 102 288 140 243 176 202 224 试求反应级数。(2.51) 解:

?t12?K?lgt1/21 n?1[A]0?(1?n)lg[A0]?lgK

5.90 4.43 5.83 4.62 5.66 4.94 5.49 5.17 5.31 5.41 以lgt1/2对lgP0作图,根据斜率求n

lgP0 Lgt1/2 65432105.2由图得1-n=-1.62

n=2.62

y = -1.6276x + 14.092R = 0.9856系列1线性 (系列1)5.45.65.86

7-17、用稳态处理法求臭氧在如机理下的消失速率。

1???O3????k?1k2O2+O O3+O???2O2

k

解:总反应为2O3→3O2 1d[O3] r??2dt 对基元反应可作质量作用定律

d[O3] ??k1[O3]?k?1[O2][O]?k2[O][O3]

dt 自由原子O为本反应的活性中间体,可对其作稳态处理

d[O] ??k1[O3]?k?1[O2][O]?k2[O][O3]?0

dt 氧原子的稳态浓度

k1[O3] [O]?k?1[O2]?k2[O3]

d[O3]2k1k2[O3]2???2k2[O][O3]?

dtk?1[O2]?k2[O3] 7-18、COCl2的一种生成机理如下。试用平衡态处理法求COCl2的产生速率。

??????Cl2????2Cl Cl+CO????COCl COCl+Cl3→COCl2+Cl

k?1k?2k1k2解:由平衡态假设知:

k1CCl2?k?1CCl

2k2CClCCO?k?2CCOCl

dCCOCl2

dt?k3CCOClCCl3?k3k2kCClCCOCCl3?k32k?2k?2k2k?1CCl2CCOCCL3

7-19、已知CO(CH2COOH)2在水溶液中的分解反应速率常数在60℃和10℃时分别为5.484?10-2s–1和1.080?10-4s–1,求反应活化能Ea及30℃时反应进行1000s的转化率。 (Ea =97730J·mol-1;?=0.812)

解:从阿仑尼乌斯公式

lnk2Ea?11??? 得 ???k1R?T1T2??k2T1T21.08?10?4283.15?333.15Ea?Rln?8.314?ln?k1T2?T15.484?10?2283.15?333.15

?97721J?mol?1根据阿仑尼乌斯公式

30℃时得速率常数k3

?EaT3?T1?977218303.15?333.15???5.484?10?2exp?k3?k1exp?????RTT?8.314303.15?333.15?? 31???1.67?10?3s?1

由速率常数的单位知该反应为一级反应

11 ?t?lnk1?????1?exp(?kt)?1?exp(?1.67?10?3?1000)?0.812 30℃反应进行1000s的转化率为81.2﹪

7-20、已知HAc的分解反应为一级反应,r/s-1与T/K的关系为

kK ln?1?27.726?1.735?104

Ts若使反应在10min内转化率为90%,温度应控制为多少? (T=521.20K)

解:由一级反应知

1111k?ln?ln?3.84?10?3s?1

t1??10?601?0.9kK?ln?1?27.726?1.735?104

Ts1.735?104?T??521.2K ?327.726?ln3.84?10 7-21、已知某药物分解30%即告失效。此药物浓液的初始浓度为5.0mg·cm-3,20个月后浓度变为4.2mg·cm-3。若此分解反应为一级反应,应在标签上注明使用的有效期为多少?此药物的半衰期是多少? (有效期40.8month;t1/2=79.3month) 解:由一级反应得

111 k?ln?lnt1??20

t12?1?8.718?10?3s?1

5.0?4.21?5.0ln2?79.5month k此药反应30%即分解

t?1111ln?ln?40.9month k1??8.718?10?31?0.3

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