《物理化学习题第四章-2010-12-14-(14)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理化学习题第四章-2010-12-14-(14)（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章第四章第四章第四章 化学反应动力学习题化学反应动力学习题化学反应动力学习题化学反应动力学习题主讲教师：主讲教师：主讲教师：主讲教师：杨华清杨华清杨华清杨华清Huaqing Yang, College of Chemical Engineering, Sichuan University4 4- -1 1 根据质量作用定律写出下列基元反应的反应根据质量作用定律写出下列基元反应的反应根据质量作用定律写出下列基元反应的反应根据质量作用定律写出下列基元反应的反应 速率表示式（试用各种物质分别表示）：速率表示式（试用各种物质分别表示）：速率表示式（试用各种物质分别表示）：速率表示式（试用各种物质分
2、别表示）： k(1) A+B(1) A+B2P2P(2) 2A+B(2) 2A+B2 P2 Pk(3) A+2B(3) A+2BP+2SP+2Sk(4) 2Cl+M(4) 2Cl+MClCl2 2+M+MkHuaqing Yang, College of Chemical Engineering, Sichuan University解：解：解：解：1dAdB1 dPABdd2 dvkttt= = =2 21 dAdB1 dPAA B2 dd2 dvkttt= = =2 31 dA1 dBdP1 dSAB2 d2 dd2 dvktttt= = = =22 4dCl 1 dClCl2ddvktt
3、= =k(1) A+B(1) A+B2P2P(2) 2A+B(2) 2A+B2 P2 Pk(3) A+2B(3) A+2BP+2SP+2Sk(4) 2Cl+M(4) 2Cl+MClCl2 2+M+MkHuaqing Yang, College of Chemical Engineering, Sichuan University4 4- -2 2 在气相反应动力学中，往往可以用压力来代替浓在气相反应动力学中，往往可以用压力来代替浓在气相反应动力学中，往往可以用压力来代替浓在气相反应动力学中，往往可以用压力来代替浓 度，若反应度，若反应度，若反应度，若反应为为为为n n分子反应，反应速率的微分子
4、反应，反应速率的微分子反应，反应速率的微分子反应，反应速率的微 分式可写为：分式可写为：分式可写为：分式可写为：。式中是以压力。式中是以压力。式中是以压力。式中是以压力表表表表 示示示示的反应速率常数，的反应速率常数，的反应速率常数，的反应速率常数，是是是是A A的分压，并视为理想气体的分压，并视为理想气体的分压，并视为理想气体的分压，并视为理想气体 时，请证明时，请证明时，请证明时，请证明当当当当 时，求值。时，求值。时，求值。时，求值。d 1 dnA pApk pat=Ap ,)(1 n cpRTkk=43-1-12.00 10 dmols ,ckm=pk400KT =APa Huaqin
5、g Yang, College of Chemical Engineering, Sichuan University解：解：解：解：RTcpAA=nA pAdpk pdt=()()nnnA pApAdpkc RTkRTcdt=()nnA pAdcRTkRTcdt=n AcAckdtdc=1()n pckk RT=43 511 a2.00 10106.01 10 Ps8.314 400c pkkRT =AAdpdcRTdtdt= 1()nnA pAdckRTcdt=从从从从单位可知为双分子反应，单位可知为双分子反应，单位可知为双分子反应，单位可知为双分子反应，n n=2=2，故，故，故，故ck
6、Huaqing Yang, College of Chemical Engineering, Sichuan University4 4- -5 5 气相双分子反应气相双分子反应气相双分子反应气相双分子反应 反应开始时反应开始时反应开始时反应开始时B B不存在，系统恒温恒容，初压力不存在，系统恒温恒容，初压力不存在，系统恒温恒容，初压力不存在，系统恒温恒容，初压力。 (1) (1) 证明反应系统的总压力证明反应系统的总压力证明反应系统的总压力证明反应系统的总压力p p与时间与时间与时间与时间t t的关系为的关系为的关系为的关系为式中式中式中式中为反应物为反应物为反应物为反应物A A的消耗速率常
7、数。的消耗速率常数。的消耗速率常数。的消耗速率常数。 (2) (2) 求此反应的半衰期与求此反应的半衰期与求此反应的半衰期与求此反应的半衰期与的关系。的关系。的关系。的关系。0ptkptkppAA00 15 . 01+=Ak0p2A(g)B(g)Huaqing Yang, College of Chemical Engineering, Sichuan University解：解：解：解：01() 2AAttppp=01()2AApppp=+总压力：,011A AAk tpp=tkpppA=001 210 00 15 . 01ptpktpkpAA +=02pppA=,000 0Atpp=2A(
8、g) B(g) (1) (1) Huaqing Yang, College of Chemical Engineering, Sichuan University1 021Atk p=(2) (2) 时，时，时，时，代入二级反应速率方程，代入二级反应速率方程，代入二级反应速率方程，代入二级反应速率方程: :1 2tt=01 2App=Huaqing Yang, College of Chemical Engineering, Sichuan University21248.01000152039.2900T/Ka0 ,kP/Aps/2/1t(1) (1) 计算计算计算计算和和和和； (2) (
9、2) 计算活化能计算活化能计算活化能计算活化能E Ea a； (3) 1000K(3) 1000K时将时将时将时将A A放入抽空的容器中，达到放入抽空的容器中，达到放入抽空的容器中，达到放入抽空的容器中，达到 。计算到达系统总压。计算到达系统总压。计算到达系统总压。计算到达系统总压所所所所 需要的时间。需要的时间。需要的时间。需要的时间。)K900(pk)K1000(pka0 ,kP3 .53=Apa总kP640=p4 4- -6 6 已知气相基元反应已知气相基元反应已知气相基元反应已知气相基元反应 的半衰期的半衰期的半衰期的半衰期与反应物初压力与反应物初压力与反应物初压力与反应物初压力成反比
10、，且成反比，且成反比，且成反比，且2/1tt =0 ,Ap2A 2B C +Huaqing Yang, College of Chemical Engineering, Sichuan University解：解：解：解：(1)(1)与与与与成反比，这是二级反应的特征：成反比，这是二级反应的特征：成反比，这是二级反应的特征：成反比，这是二级反应的特征：2/1t0 ,Ap21 2A Adpkpdt=1/2,01 2Aktp=611 a1(900)8.39 10 (kP )s2 1520 39.2pkK=511 a1(1000K)4.91 10 (kP )s2 212 48pk=222A AAAd
11、pkpk pdt=1/2,01A Aktp=Huaqing Yang, College of Chemical Engineering, Sichuan University21 2211()ln( )c a ck TRTTETTk T=(2)(2)221 22111()ln( )ppkT TRTT TTkT T=5618.314 900 10004.91 101000ln10009008.39 10900 140.1 kJ mol= =Huaqing Yang, College of Chemical Engineering, Sichuan University(3)(3),0,0,02A
12、 2B C0 0 01()2AAAAAAtpttppppp +=,0,01()()2AAAAApppppp=+总压：,0a323 53.32 6431.9 kPAAppp= =,0112AAktpp=5112 4.91 1031.953.3 128 stt=Huaqing Yang, College of Chemical Engineering, Sichuan University4 4- -7 7 某单分子反应在某单分子反应在某单分子反应在某单分子反应在340K340K时完成时完成时完成时完成20%20%需时需时需时需时3.20min3.20min， 而在而在而在而在300K300K时同
13、样完成时同样完成时同样完成时同样完成20%20%需时需时需时需时12.6min12.6min，试计算该反，试计算该反，试计算该反，试计算该反 应的实验活化能。应的实验活化能。应的实验活化能。应的实验活化能。Huaqing Yang, College of Chemical Engineering, Sichuan University解：解：解：解：1 12 2k tk t=2112 tt kk=212111lnaEk kRTT= 1 222111 212121lnln340 3003.208.314ln30034012.629.06kJ molaTTkERTTkTTtRTTt= = = =H
14、uaqing Yang, College of Chemical Engineering, Sichuan University4 4- -8 8 实验测得反应实验测得反应实验测得反应实验测得反应HHA A+H+HB BHHC CHHA AHHB B+H+HC C的活化能的活化能的活化能的活化能 ; ;指前因子指前因子指前因子指前因子 . .另外已知另外已知另外已知另外已知HH及及及及HH2 2的碰撞直径分别为的碰撞直径分别为的碰撞直径分别为的碰撞直径分别为 及及及及. .试用：试用：试用：试用：(1)(1)阿累尼乌斯公式阿累尼乌斯公式阿累尼乌斯公式阿累尼乌斯公式; (2); (2)碰撞理碰撞
15、理碰撞理碰撞理 论公式计算上述反应在论公式计算上述反应在论公式计算上述反应在论公式计算上述反应在300K300K条件下的速率常数，并条件下的速率常数，并条件下的速率常数，并条件下的速率常数，并 将结果进行比较。将结果进行比较。将结果进行比较。将结果进行比较。1molkJ4 .31=aE13110sdmmol1045. 8=A 117.4 10m m105 . 210Huaqing Yang, College of Chemical Engineering, Sichuan University解：解：解：解：3 105131exp3.14 108.45 10 exp8.314 3002.88 10 moldmsaEkART= = =(1) (1) Huaqing Yang, College of Chemical Engineering, Sichuan University(2) (2) 1/2 /8cERTBk TkLe=2211102027.4 102.5 103.1428.24 10 mABd=+=
