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1、精选优质文档-倾情为你奉上第八章 化学动力学*马鞍山，尹振兴，2007，zhenxingyin 课后习题解答难度级别：基础，基础2，综合3，综合4，超纲5关于作业：公式有必要牢记，但是平时作业时最好是自己动手推导出比较简单的公式，而不是直接翻书，找到公式，套公式，这样的解题方式不值得提倡。1（基础）气体反应SO2Cl2 = SO2 + Cl2为一级反应。在593K时的k = 2.2010-5 s-1。求半衰期和反应2h后分解的百分比。解：（计算有点误差31507 s），2（基础）镭原子蜕变成一个Rn和一个粒子。它的半衰期是1622年，反应是一级。问1g无水溴化镭RaBr2在10年内能放出多少R
2、n？Rn的量用0，标准压力下的体积（cm3）来表示。解：，1g无水溴化镭的物质的量为，也就是溴离子物质的量在同一个密闭的容器中故1g无水溴化镭在10年内能放出在0，标准大气压下Rn的体积为V = 1.10510522.4103 = 0.248 cm3【讨论】（1）元素周期表应该作为一个常用的工具备在身边，Ra的原子量为226，溴的原子量为80；（2）单位是灵活的，可以根据具体的情况而定，目的则是为了方便计算；（3）无水溴化镭RaBr2不是气体？这样在浓度表达上有问题吗？4（基础）某二级反应在a = b时，经过500s原始物作用了20，问原始物作用60时须经过多少时间？解：作用60需用的时间为，
3、 t = s【讨论】（1）有a = b这样的化学反应吗？除了原子衰变/蜕变？（2）这个题目有什么实际意义？（3）建议在解题的过程中自己动手推导二级反应的c-t关系式，并且最好在开始就写出二级反应的c-t公式来。5（综合3）“一个反应进行完全所需时间是2t1/2”这种说法对吗？反应物浓度降低75所需时间，对（1）零级反应；（2）一级反应；（3）二级反应各为t1/2的几倍？答：这种说法不正确，因为半衰期是反应物消耗一半所需的时间，不是一个反应进行完全的一半时间，所以一个反应进行完全所需的时间不可能是简单的2个半衰期的时间。（那么推测一下，反应完全的时间是大于还是小于2t1/2，或者不一定？）（1）
4、零级反应：，反应物降低75所需的时间为其t1/2的1.5倍；（2）一级反应：，反应物降低75所需时间为其t1/2的2倍；（3）二级反应：，反应物降低75所需时间为其t1/2的3倍【讨论】这道题非常好，挺有启发性，可以帮助我们加深对半衰期的理解，对比三类反应的特征，下面作一个简单的归纳（建议同学们都自己动手完成）：（1）零级反应：，半衰期 ，与起始浓度有关，且成正比；（2）一级反应：，半衰期 ，与起始浓度无关；（3）二级反应：，半衰期 ，与起始浓度有关，且成反比；这里关键的问题是，我们能否对此给出一个解释，帮助理解为什么级数不同的反应，半衰期的特征不同呢？反应的级数在不同的条件下是否会发生变化？
5、6（基础）证明一级反应完成99.9所需时间是其半衰期的10倍。证： ，一级反应完成99.9所需时间为其t1/2的10倍【讨论】有人采用如下方法证明，大家分析是否合理证：设原始浓度为1，则体系经过一个半衰期反应了，经过两个半衰期反应了，依此类推，经过10个半衰期反应了，也就是说经过10倍半衰期的时间，一级反应完成了99.9，以上每步都是可以反推的，因此命题得证。8（基础）在760加热分解N2O。当N2O起始压力p0 = 38.66 kPa时，半衰期为255s，p0 = 46.66 kPa时，半衰期为212s。求反应级数和时p0 = 101.3 kPa的半衰期。解：利用公式，反应为2级反应， s【
6、讨论】（1）通常不是分数级数的时候，可以直接利用各级反应半衰期的特征来判断反应的级数。以本题为例，我们不考虑分数级数，那么根据半衰期的特征可以直接判断是二级反应，因为t1/2与p0成反比关系；（2）我认为最好了解N2O的分解反应方程。9（应用）过氧化氢稀溶液在催化剂KI的存在下按下式分解：25，101.3 kPa下，测得不同时间内产生O2的体积如下表。（1）试证明此反应为一级；（2）求该反应在25时的半衰期和速率常数。t/min05102032547484VO2/cm302140.662.474.283.185.985.9解：利用一级反应的公式，coVVo，co - x VVt，所以，Vo =
7、 o，V = 85.9 cm3，利用题目数据，t/min05102032547484VO2/cm302440.662.474.283.185.985.9k/min-10.06550.06400.06480.06230.0634可以看出k基础上为一常数，k = 0.0640 min-1，为一级反应，（2）该反应在25时的半衰期：【讨论】（1）1mol气体，从0变为25，体积变化多少？（2）这是非常典型的例子，可以作为实验素材；（3）本题值得研究，例如，书本就没有关于本习题的例子，怎么解？还要时间间隔怎么确定？11（综合应用4）反应在一定温度下反应速率的数据如下：第一次实验（p0,A = 100k
8、Pa，p0,B = 0.4kPa）t/min034.569.0138pc/kPa00.20.30.3750.4第二次实验（p0,A = 400kPa，p0,B = 0.4kPa）t/min034.569.0pc/kPa00.30.3750.4求（1）此反应的速率方程中的a和b值；（2）反应比速k。解：（某学生作业中的解答）由第一次实验图及数据可得： 由第二次实验图及数据可得： /得，4a = 1.6667 a = 0.3685 0.5 b = 1（这个过程实在是看出来其逻辑线路，似乎只是为了凑答案，这样做很不好）故k = 0.00201 min-1kPa-1/2解：（参考答案）首先认真分析反应
9、的条件，p0,A 与p0,B 相比，可以发现两次实验p0,Ap0,B，因此，可以认为在反应过程中p0,A始终不变，作为一个常量来处理就可以改写为对于第一次实验，速率方程为，于是现在必须根据提供的实验数据来确定b的值，方法就是首先观察数据的特征，然后用尝试法，试探着确定反应的级数。首先排除是零级反应的可能性，把数据进行处理t/min034.569.0138-ln(0.4-pc) /kPa0.9161.6092.3030.375以-ln(0.4-pc)为纵坐标，以t为横坐标，可得一条直线，故b = 1因此，在实验条件下，反应变为了一级反应，但是两次反应有所区别第一次实验的速率方程为，第二次实验的速
10、率方程为，把两组数据（34.5, 0.2）、（34.5, 0.3）分别代入上面的式子，并除，得a = 0.5所以反应的速率方程中a = 0.5，b = 1；（2）把（34.5, 0.2）和a = 0.5，代入，得k = 0.002 kPa-1/2min-1【讨论】（1）认真观察条件，找出特征，并做一些近似处理。（2）近似处理是我们在科技研究当中经常要用到的方法，经常能够解决很多复杂的问题。这一点希望大家慢慢习惯，并掌握它。（3）当然，在做了近似处理得到一些重要结论之后，一般还需要实验来验证它们，如果无法用实验来验证，那么就不是绝对可信的。1213（综合题3）反应分下列二步进行：第一步速率很快，
11、可达到平衡，平衡常数为Kc。求dcc/dt与浓度关系的速率方程。解：【讨论】（1）这样的解题过程过于简单，有些象是为了应付了事的味道，不利于从解题中加深对前面理论知识的理解；（2）题目给出的两个分步反应，根据题意都是基元反应，故此可以根据反应方程直接写出速率方程。（3）所谓的解题技巧是根据具体的情况应用所学知识，有时还需要创造性地应用。解：由于第一步速率很快，故此在一定的时间范围内可以认为反应处在平衡态中，dcD= 0，既可以根据反应方程来求出的cD表达式，也可以根据平衡条件来求，故，又14活化能的大小与反应速率有什么关系？反应速率随温度的变化与活化能有什么关系？答：活化能愈大，则速率常数k愈
12、小，反应速率愈慢；反应速率随温度的变化与活化能的关系有（这样的回答显然过于简单，要求解读这个公式）。【讨论】活化能E是反应进行的障碍，E愈大，则k愈小，故反应速率愈慢；由公式可知，随着温度升高，k增大，反应速率加快，但是对于E较大的反应，温度对其影响不如E较小的反应那么明显。18（综合题3）反应在不同温度下速率常数k值如下：T/K556576629666700781k/(mol-1ls-1)4.4510-51.3210-42.5210-31.4110-26.4310-21.34（1） 试用作图法求活化能（2） 求频率因子A。（3） 求442时的速率常数。解：首先求出各温度下的1/T和lgk：T
13、/K556576629666700781k/(mol-1Ls-1)4.451051.321042.521031.411026.431021.34T-1103/K-11.79861.73611.58981.50151.42861.2804lgk/( mol-1Ls-1)-4.3516-3.8794-2.5986-1.8508-1.19180.1271利用所求数据作图：（略）（1）lgk对1/T作图，得一直线，斜率为：，（2），（3）【讨论】要习惯利用图形来得到有用的信息或数据，而不是仅仅通过计算来解决问题。21. 两个具有相同频率因子的二级反应为2AB （1）2CD （2）反应（1）的活化能比反
14、应（2）的活化能大10.46kJmol1。100时，反应（1）从初始浓度为0.1moll-1反应30需60min。问在相同温度下，反应（2）从初始浓度为0.05 moll-1反应70需时多少？解：（某生的解答，过程过于简单，这是许多同学范的同样的毛病；）已知， ，由二级反应公式知： 代入得：，又由式子得：ABCK1K222. 有一平行反应：在916时，k1 = 4.65s-1，k2 = 3.74s-1。（1）求A转化90所用时间。（2）证明对A消耗的反应，活化能。（3）已知反应的活化能，求总反应的表观活化能。解：（1），（2）对第一个反应：对第二个反应：对总反应：，又（3）【讨论】（1）数学计算时应当注意哪些问题？例如，书写格式的问题，符号使用的问题，取精确值的问题，这些都是一些
