《复杂反应动力学习题及答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《复杂反应动力学习题及答案（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第八章 复杂反应动力学8-1对于平行反应 ，设Ea、E1、E2分别为总反应的表观活化能和两个平行反应的活化能，证明存在以下关系式：Ea = (k1E1 + k2E2)/(k1 + k2) 。证明： 总速率： - dA/dt = k1A + k2A = (k1 + k2)A = kA其中 k = k1 + k2 = Aexp(-E/RT)， 又所以 8-2醋酸高温裂解制乙烯酮，副反应生成甲烷 CH3COOHk1CH2COH2O CH3COOHk2CH4CO2 已知在1189k时k14.65s1，k23.74s1。试计算：(1) 99醋酸反应需要的时间；(2) 在1189 K时，乙烯酮的最高效率?
2、 如何提高选则性? 解： A B C t0 a 0 0 tt x y z (1) ln(a/x)(k1k2)t x(10.99)a0.01a tln(a/0.01a)/(k1k2) (ln100)/(4.653.74)0.5489s (2) y/zk1/k24.65/3.741.243 z0.4414a 解得 ：yzax0.99a y0.5486a 收率，就是产率产品量/转化反应物量0.5486a/0.99a55.42 由于k1与k2 相差不大，说明两者解离能相差不大，改变温度效果不好。可采用选择适当催化剂，降低1，增加 k1/k2 的比值，来提高选择性。8-3. 当有碘存在作催化剂，氯苯和氯
3、在二硫化碳溶液中发生如下的平行反应： C6H5ClCl2k1oC6H4Cl2HCl C6H5ClCl2k2pC6H4Cl2HCl 设温度和碘的浓度一定时，C6H5Cl及Cl2在CS2溶液中的起始浓度均为0.5molkg1。30分钟后，有15的C6H5Cl转变为 oC6H4Cl2，有25转变为 pC6H4Cl2，求：k1和k2。 解： C6H5Cl2 Cl2 oC6H4Cl2 ， pC6H4Cl2 t0 0.5a 0.5a 0 0 t30 0.5yz 0.5yz y z y0.5150.675 z0.5250.125 令 xyz， xyz0.20 0.5yz0.50.20.3 d(ax)/dt(
4、k1k2)(ax)2 d(ax)/(ax)2(k1k2)dt 1/(ax)1/a(k1k2)t ，x/a(ax)(k1k2)t k1k2x/at(ax)0.20/(0.5300.3)0.04444 k1/k2y/z0.075/0.1250.6 解之： k22.778102kgmol1min1 k11.667102kgmol1min18-4. 在726K时，1，2二甲基环丙烷的顺反异构体的转化时11级可逆反应，顺式的百分组成随时间的变化如下：t/s0 45 90 225 360 585 顺式异构体100 89.2 81.1 62.3 50.7 39.9 30.0 试求算此反应的(1)平衡常数；
5、(2) 正向和逆向反应的速率常数。解： A(顺式) B(反式) t0 100 0 a100.0 t 30.0 70.0 xn70.0 tt ax x kCxn/(axn)70/302.33lnxn/(xnx)(k1k1)t xnx(ax)xna顺式30列表：t/s 0 45 90 225 360 585xnx 70 59.2 51.1 32.3 20.7 9.9lnxn/(xnx) 0.0 0.168 0.315 0.776 1.218 1.96以lnxn/(xnx)t画图，斜率 m3.35103 k1k13.35103 k1/k12.33 k11.006103 s1 k12.344103 s
6、1 8-5 某对峙反应AB；B A；已知 k1=0.006min1, k1=0.002min1. 如果反应开始时只有 A , 问当 A和 B的浓度相等时, 需要多少时间?解： A B t0 A0 0 t Ae A0-Ae tt A A 当A= B 时，A=0.5 A0 ,(A0-Ae)/ Ae = k1/k1 (A0-Ae)/ Ae = 0.006/0.002Ae = 1/4A01-1级对峙反应：ln(A-Ae)/ (A0-Ae) = -( k1+ k1)t , ln3= ( k1+ k1)t, t=137 min8-6 有正逆方向均为一级的对峙反应： 已知两反应的半衰期均为10 min ,
7、反应从D-R1R2R3C-Br的物质的量为1.00 mol开始，试计算10 min 之后可得L-R1R2R3C-Br若干? 解：正逆方向均为一级的对峙反应 A B t0 A0 0 t Ae A0-Ae tt A B k1= k-1=ln2/t0.5=0.0693min-1 (A0-Ae)/ Ae = k1/k1 (A0-Ae)/ Ae =1 A0=2Ae ,ln(A-Ae)/ (A0-Ae) = -( k1+ k1)t , 10 min 之后 A=0.625mol , 可得L-R1R2R3C-Br 0.375 mol8-7在某“放射性”NaI的样品中，有一小部分的I离子是放射性同位素128，用
8、*表示。今制备一个含有0.135moldm3“放射性”NaI和0.91g非放射性C2H5I的乙醇溶液。开始有如下的交换反应：RII* RI*I ，假定两个方向的速率常数k相同，把样品的一部分(a)加热到高温，使交换反应达到平衡。把样品的另一部分(b)保持在303K的衡温槽中。在制成混合液后50分钟，两部分样品中的碘乙烷都从溶液中分离出来，从(b)和(a)所得到的不同浓度的I溶液中，前者放射性碘的浓度仅时后者的 64.7。试求303K时k ? 解： RI I* RI* It0 0.91 0.135 0 0t50 0.91x 0.135x x x高温平衡0.91xn 0.135xn xn xn x
9、n2/(0.91xn)(0.135xn)KCk1/k-11 xn0.1350.91/(0.1350.91)0.1176 moldm3 这是特殊的 22 对峙反应。 dx/dtk(0.91x)(0.135x)kx2k(0.122851.045x) dx/(0.122851.045x)kdt (1/1.045)ln(0.122851.045x) kt (1/1.045)ln0.12285/(0.122851.045x)kt当 t50 min xxn0.6740.076 k(1/1.04550)ln0.12285/(0.122851.0450.076)1.99102 dm3molmin13.3171
10、04 mol1dm3s18-8在298K时，研究0.2moldm3HCl溶液中羟基丁酸转变为丁内酯的反应： CH2OHCH2CH2COO H2O 羟基丁酸的起始浓度为18.23moldm3，在不同时间测得羟基丁酯的浓度如下所示： t/min0 21 36 50 65 80 100 丁内酯/(moldm3)0 2.41 3.76 4.96 6.10 7.08 8.11 13.28 试计算平衡常数和一级反应比速率 k1 和 k1 。 解： A B t0 a 0 xn13.28， a18.23 tt ax x kCk1/k1xn/(ax) t axn xn 13.28/(18.2313.28)2.6
11、83列表： t/min0 21 36 50 65 80 100lnxn/(xnx)0 0.200 0.333 0.468 0.615 0.762 0.943 lnxn/(xnx)作图： 直线斜率 m9.53103 k1k19.53103 k1/k12.683 解得：k16.945103 min1 k12.59103 min1 8-9某一气相反应 A(g) B(g)C(g)已知在298K时 k10.21s1，k15.0109s1Pa1。若温度升高为 310K，则 速率常数k值增加一倍。试计算： (1) 在298K时的平衡常数； (2) 正向和逆向的活化能； (3) 在298K时，从1个标准压力的A开始进行反应，若使总压力达到1.5个标准压力，问需要多少时间? 解：(1)平衡时： Kpk1/k10.
