物理化学核心教程第二版课后习题答案5-8

答:(D)。画一张草图,NaCO3·10H2O的含水量最多,一定最靠近表示纯水的坐标一边。

第七章 化学反应动力学

四.概念题参考答案

1.某化学反应的方程式为2A?P,则在动力学中表明该反应为 ( ) (A)二级反应 (B)基元反应 (C)双分子反应 (D)无确切意义

答:(D)。只给出了化学反应的计量方程,这是无法确定反应级数的。反应级数要用实验来确定。如果说该反应是基元反应,则根据质量作用定律,可以确定该反应为二级反应,也是双分子反应。

?C?D,实验测定得到其速率系数为2.某化学反应的计量方程为A?2B??k?0.25(mol?dm?3)?1?s?1,则该反应的级数为 ( )

(A)零级反应 (B)一级反应

(C)二级反应 (D)三级反应

答:(C)。从化学反应的计量方程是无法确定反应的级数的,除非说明计量方程是基元反应。但是从速率系数的单位就可以确定这是一个二级反应,因为它符合二级反应的特征。

3.有某化学反应,已知反应物的转化分数y?k51时所需的时间,是y?所需时间的293倍,则该反应是 ( )

(A)

3级反应 (B)二级反应 2(C)一级反应 (D)零级反应

t59?1∶2,分数衰期之间呈倍数的关系,符合一级反应的特点,所以是答:(C)。t13∶一级反应。也可以采用尝试法,设反应为一级,将已知数据代入一级反应的定积分式 t13?111113ln?ln?ln k1?yk1?1k232 t5911191?3?13?ln5?ln?ln???2ln k1?9k4k?2?k2t13∶t59?1∶2,所以假设是正确的,反应的级数为一级。

4.当某反应物的初始浓度为 mol·dm时,反应的半衰期为360 s,初始浓度 -3

为 mol·dm时,半衰期为 600 s,则此反应为 ( ) (A) 零级反应 (B) 级反应

(C) 二级反应 (D) 一级反应

答:(C)。这反应符合起始物浓度相等的二级反应的特点,半衰期与起始物的浓度成反比。

-3

5.有一个放射性元素,其质量等于8 g,已知它的半衰期t12?10 d,则经过40 d后,其剩余质量等于 ( )

(A)4 g (B)2 g (C)1 g (D) g

答:(D)。半衰期为10 d,那40 d相当于过了4个半衰期,即

8 g?4 g?2 g?1 g?0.5 g

?C?D,如果A的起始浓度减小一半,其半衰期也缩短一半,则6.对于反应A??反应的级数为 ( )

(A) 一级 (B) 二级 (C) 零级 (D) 级

答:(C)。零级反应的半衰期与反应物的起始浓度成正比。

8.对于一般的化学反应,当温度升高时,下面说法正确的是 ( ) (A) 活化能明显降低 (B) 平衡常数一定变大 (C) 正、逆反应的速率系数成比例变化 (D) 反应到达平衡的时间变短

答:(D)。升高反应的温度,正、逆反应的速率系数都会变大,所以可以缩短到达平衡的时间。反应温度一般不会改变活化能的数值。平衡常数的数值是增大还是变小,要根据反应是吸热还是放热而定,题目没有给出。正、逆反应的活化能一般不可能相等,所以正、逆反应的速率系数不会成比例地变化。

9.某化学反应,温度升高1 K,反应的速率系数增加1%。则该反应的活化能的数值约为 ( )

(A)100RT (C)RT

22k

(B)10RT

22 (D)0.01RT

答:(D)。根据Arrhenius公式的微分式,系数增加1%,相当于

Edlnk?a2,温度升高1 K,反应的速率dTRTdlnk?0.01,所以Ea?0.01RT2。 dTk,Ek,E12a,1a,2?B;②A????D。已知反应①的活化能大10.有一个平行反应,①A???于反应②的活化能,即Ea,1>Ea,2,以下措施中哪一种不能改变获得产物B和D的比例 ( )

(A) 提高反应温度 (B) 延长反应时间 (C) 加入适当催化剂 (D) 降低反应温度

答:(B)。延长反应时间既不能改变反应速率系数,又不能改变反应的活化能,所以不能改变产物B和D的比例。提高反应温度,对活化能高的反应有利,即产物B的比例会提高。反之,降低反应温度,对活化能低的反应有利,产物B的比例会下降。加入适当催化剂,通常会加快主反应的速率,使主产物的比例提高。

a,1a,2?B,A????C,设反应开始时,11.有两个都是一级的平行反应,A???k1,Ek2,E生成物的浓度都等于零。下列哪个结论是不正确的 ( ) (A) k总?k1?k2 (C) E总?Ea,1?Ea,2

(B) k1/k2?[B]/[C] (D) t12?

ln2

k1?k2答:(C)。级数相同的平行反应,其积分式和半衰期的表示式等,与同一级数的简单反应的相似,只是速率系数是两个平行反应速率系数的加和。如果反应开始时,没有生成物存在,则产物的浓度比就等于速率系数之比。但是,表观活化能不等于组成平行反应的两个基元反应的活化能之和,两个活化能之间的关系要从k总?k1?k2的关系式导出(代入Arrhenius公式的指数式,进行整理即可)。

?k?12.某总包反应的表观速率系数k?2k2?1?,则表观活化能Ea与基元反应活化能

2k?4?之间的关系为 ( )

(A)Ea?2Ea,2?121Ea,1?2Ea,4? ?2

(B)Ea?Ea,2?1Ea,1?Ea,4? ?212(C)Ea?Ea,2?Ea,1?Ea,4

?Ea,1?(D)Ea?Ea,2???2E??

?a,4?答:(B)。将表观速率系数表示式的等式双方取对数,得

lnk?ln2?lnk2?1?lnk1?ln2?lnk4? 2将等式双方对温度T求微分,由于纯数值不是温度的函数,在求微分时等于零,所以得

dlnkdlnk21?dlnk1dlnk4?????? dTdT2?dTdT?2在等式双方各乘以RT,得 RT2dlnkdlnk21?2dlnk1dlnk4??RT2??RT?RT2? dTdT2?dTdT?2根据活化能的定义式,Ea?RT系为Ea?Ea,2?dlnk,就得到表观活化能Ea与基元反应活化能之间的关dT1Ea,1?Ea,4?。 ?2在表观速率系数中,速率系数的乘除关系,体现在表观活化能上是加减的关系,速率

系数的指数,就是活化能的系数。速率系数的系数,在活化能的关系式中不会出现,因为在取对数时已经分离开了,在对温度微分时其值为零。

18.汽车尾气中的氮氧化物,在平流层中破坏奇数氧(O3和O)的反应机理为

?NO2?O2 NO?O3???NO?O2 NO2?O??在此机理中,NO起的作用是 ( )

(A) 总反应的产物 (B) 总反应的反应物 (C) 催化剂 (D) 上述都不是

答:(C)。NO参与了破坏奇数氧的反应,但反应前后本身没有变化,起了催化剂的作用。所以汽车和喷气式飞机的尾气中的氮氧化物,对臭氧层的破坏是十分严重的。

19.某一反应在一定条件下的平衡转化率为%。保持反应的其他条件不变,加入某个高效催化剂,使反应速率明显加快,则平衡转化率的数值将 ( ) (A) 大于 % (B) 小于 %

(C) 等于 % (D) 不确定

答:(C)。催化剂只改变反应的速率,缩短到达平衡的时间,但是它不能改变平衡的组成。

五.习题解析

2.某人工放射性元素,能放出?粒子,其半衰期为15 min。若该试样有80%被分解,计算所需的时间

解:放射性元素的蜕变,符合一级反应的特征。对于一级反应,已知半衰期的数值,就能得到速率系数的值,因为一级反应的半衰期是与反应物浓度无关的常数。然后再根据一级反应的定积分式,计算分解80%所需的时间。 k?ln2ln2 =?0.046 min?1 t1215 min试样被分解80%,即转化分数y?0.80,代入一级反应的定积分式,得所需时间为 t?11ln k11?y ?11?ln?35.0 min ?10.046min1?0.80?33.已知物质A的分解反应是一级反应。在一定温度下,当A的起始浓度为0.1 mol?dm时,分解20%的A需时50min。试计算 (1) 该反应的速率系数k。 (2) 该反应的半衰期t12。

(3) 当A的起始浓度为0.02 mol?dm时,分解20%的A所需的时间。

?3解:(1) 因为是一级反应,已知在50min内A的分解分数,可利用一级反应的定积分式,计算速率系数k。即

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