物理化学期中复习02.docx
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物理化学期中复习02
物理化学复习
一、选择题
(6553)
某一反应在一定条件下最大转化率为30%,在同样条件下,当加入催化剂后,其转化率将:
()
(A)大于30%(B)小于30%
(C)等于30%(D)不确定
(6553)[答](C)
(5296)
某具有简单级数的反应,k=0.1dm3·mol-1·s-1,起始浓度为0.1mol·dm-3,当反应速率降至起始速率1/4时,所需时间为:
()
(A)0.1s(B)333s
(C)30s(D)100s
5296[答](D)
kunit:
dm3·mol-1·s-1, 2级反应
r=-dc/dt=kc2c=(r/k)1/2
c/c0=(r/r0)1/2=(1/4)1/2=1/2c=0.5*c0=0.5*0.1=0.05mol.dm-3
t1/2=1/c0k=1/(0.1*0.1)=100s
(5257)
当一反应物的初始浓度为0.04mol·dm-3时,反应的半衰期为360s,初始浓度为0.024mol·dm-3时,半衰期为600s,此反应为:
()
(A)0级反应(B)1.5级反应
(C)2级反应(D)1级反应
5257[答](C)
t1/2=A/c0n-1kt1/2
(1)/t1/2
(2)=(c0
(2)/c0
(1))n-1
(n-1)=ln[t1/2
(1)/t1/2
(2)]/ln[c0
(2)/c0
(1)]
=ln[360/600]/ln[0.024/0.04]=2
(5426)
根据常识,试确定238U的半衰期近似为:
(a表示年)()
(A)0.3×10-6s(B)2.5min
(C)5580a(D)4.5×109a
5426[答](D)
(5267)
某二级反应,反应物消耗1/3需时间10min,若再消耗1/3还需时间为:
()
(A)10min(B)20min
(C)30min(D)40min
5267[答](C)
A+B=PdCp/dt=-dCA/dt=kCA2CA=CB=C0
kt=[1/C-1/C0]t=(C0-C)/kC0C=x/kC0(1-x)
step1:
x1=1/3C
(1)=C0(1-x1) x:
转化率
step2:
x2=1/3C
(2)=C0(1-x1)(1-x2)=C0(1-1/3)2
t1=(1/3)/kC0(1-1/3)=10min
t2=(1/3)/kC0(1-1/3)2
t1/t2={(1/3)/(1-1/3)}/{(1/3)/(1-1/3)2}=1-1/3=2/3
t2=3t1/2=3*10/2=15min
(5553)
1-1级对峙反应A==B;由纯A开始反应,当进行到A和B浓度相等的时间为:
(正、逆向反应速率常数分别为k1,k2)()
(A)t=ln
(B)t=
(C)t=
(D)
5553[答](C)
[A0]=a[B]=xdx/dt=k1(a-x)-k2x=k1a-(k1+k2)x
dx/{k1a-(k1+k2)x}=dt
-d{k1a-(k1+k2)x}/{k1a-(k1+k2)x}=(k1+k2)dt
ln{k1a/[k1a-(k1+k2)x]}=(k1+k2)t
when[B]=[A]x=a-xx=a/2
t={1/(k1+k2)}ln{2k1/(k1-k2)}
(5558)
若反应A+B==C+D正逆向均为二级反应,则平衡常数K与正逆向速率常数k+,k-间的关系为:
()
(A)K>k+/k-(B)K (C)K=k+/k-(D)K与k+/k-关系不定 5558[答](D) 仅当平衡时k+=k-K=k+/k- (5255) 某反应A→B,反应物消耗3/4所需时间是其半衰期的5倍,此反应为: () (A)零级反应(B)一级反应 (C)二级反应(D)三级反应 5255[答](D) -dC/dt=kCm Cm=C0m(1-x)mC0m-Cm=C0m{1-(1-x)m} 1/(m-1){1/Cm-1-1/C0m-1}=(C0m-1-Cm-1)/(m-1)C0m-1Cm-1=kt {1-(1-x)m-1}/{(m-1)C0m-1(1-x)m-1}=kt x=1/2kt1/2={1-0.5m-1}/{(m-1)C0m-1(0.5)m-1} x=3/4C=C0(1-1/2)(1-1/2) k(t3/4-t1/2)={1-0.5m-1}/{(m-1)C0m-1(0.52)m-1} t3/4=5t1/2 (t3/4-t1/2)/t1/2={[1-0.5m-1]/(0.52)m-1}/{[1-0.5m-1]/(0.5)m-1} =(05/0.25)m-1=2m-1=(5t1/2-t1/2)/t1/2=4 (m-1)ln2=ln4m=ln22/ln2+1=3 (5554) 两个一级平行反应A B,A C,下列哪个结论是不正确的: () (A)k总=k1+k2(B)k1/k2=[B]/[C] (C)E总=E1+E2(D)t =0.693/(k1+k2) 5554[答](C) (A)[A]=a-x-y;[B]=x;[C]=y -d[A]/dt=k1[A]+k2[A]=(k1+k2)[a-x-y]k=(k1+k2) (B)d[B]/dt=dx/dt=k1[a-x-y]d[C]/dt=dy/dt=k2[a-x-y] d[B]/d[C]=[B]/[C]=k1/k2 (C)k=Aexp(-E/RT)lnk=lnA-E/RT dlnk/dT=E/RT2 dk/dT=Aexp(-E/RT){d[-E/RT]/dT}=k(E/RT2) 平行反应k=k1+k2 dlnk/dT=dln(k1+k2)={1/(k1+k2)}{(dk1+dk2)/dT} Esum/RT2={1/(k1+k2)}{k1E1/RT2+k2E2/RT2} E总=(k1E1+k2E2)/(k1+k2) (D)-d[A]/dt=(k1+k2)[A]k=(k1+k2) t1/2=ln2/k=ln2/(k1+k2) (5275) 某一同位素的半衰期为12h,则48h后,它的浓度为起始浓度的: () (A)1/16(B)1/8(C)1/4(D)1/2 5275[答](A) x转化率.一级反应ln{1/(1-x)}=kt t1/2=12hx=0.5;t=48hx=x ln{1/(1-x)}/ln{1/(1-0.5)}=48/t1.2=4 ln{1/(1-x)}=ln{1/(1-0.5)}4=ln(1-x)=ln(1/2)41-x=1/24=1/16 (5258) 如果臭氧(O3)分解反应2O3→3O2的反应机理是: O3→O+O2 (1) O+O3→2O2 (2) 请你指出这个反应对O3而言可能是: () (A)0级(B)1级(C)2级(D)1.5级 5258[答](B) d[O]/dt=k1[O3]-k2[O3][O]=0[O]=k1[O3]/k2[O3]=k1/k2 d[O2]/dt=k1[O3]+2k2[O][O3]={k1+2k2[O]}[O3] ={k1+2k2k1/k2}[O3]=3k1[O3] (5273) 某反应的反应物消耗一半的时间正好是反应物消耗1/4的时间的2倍,则该反应的级数是: () (A)0.5级(B)0级(C)1级(D)2级 5273[答](B) 对于0级反应,反应物浓度随时间线性减少C0-C=kt x1/x2=t1/t2(1/2)/(1/4)=2 (5254) 对于一个一级反应,如其半衰期t 在0.01s以下,即称为快速反应,此时它的速率常数k值在: () (A)69.32s-1以上(B)6.932s-1以上 (C)0.06932s-1以上(D)6.932s-1以下 5254 [答](A)k=ln2/t1/2=0.6932/0.01=69.32s-1 (5281) 实验测得反应3H2+N2→2NH3的数据如下: 实验 p /kPap /kPa (-dp总/dt)/(Pa·h-1) 1 13.30.133 1.33 2 26.60.133 5.32 3 53.20.0665 10.64 由此可推知该反应的速率方程dp(NH3)/2dt等于: () (A)kp p (B)kp p (C)kp p (D)kp p 5281[答](B) 3H2+N2→2NH3 t=0p0(H2)p0(N2)0 t=tp0(H2)-3p(NH3)/2p0(N2)-p(NH3)/2p(NH3) psum=p0(H2)+p0(N2)-p(NH3) -dpsum/dt=dp(NH3)/dt=kp(N2)ap(H2)b forexp1#and2#p(N2)1=p(N2)2 {[-dpsum/dt]1/[-dpsum/dt]2}=[p(H2)1/p(H2)2]b b=ln{[-dpsum/dt]1/[-dpsum/dt]2}/ln[p(H2)1/p(H2)2]=2 forexp3#and2# {[-dpsum/dt]3/[-dpsum/dt]2}=[p(N2)3/p(N2)2]a[p(H2)3/p(H2)2]2 10.64/5.32=(0.0665/0.133)a(53.2/26.6)2 a=ln[10.64*26.62/5.32*53.22]/ln[0.0665/0.133]=1 -dpsum/dt=dp(NH3)/dt=kp(N2)1p(H2)2 (5263) 已知二级反应半衰期t 为1/(k2c0),则反应掉1/4所需时间t 应为: () (A)2/(k2c0)(B)1/(3k2c0) (C)3/(k2c0)(D)4/(k2c0) 5263 [答](B)根据 n=2c/c0=1/2t1/2=1/k2c0; c/c0=3/4t1/4=(4/3-1)/k2c0=1/3k2c0 6254 根据Tolman活化能的定义,一般反应的活化能为正值,但分子反应动态学实验发现,过渡态的能态也可能______于反应物的能态,即存在______活化能现象。 (6254)[答]小,负 (5632) 对于平行反应,改变各平行反应K值之比,常采用方法有: 。 5632 [答]加入选择性催化剂,改变温度。 (5313) 某反应速率常数k=1×10-5mol·dm-3·s-1,反应物的起始浓度为0.1mol·dm-3,该反应进行完全所需时间为________。 5313[答]kunit: mol.dm-3.s-10级反应t=c0/k=104s 15.2分(5314) 某一级反应在35min内反应30%,则其速率常数为,在5h后,此反应物反应掉____%。 5314 [答]k=1/tln(c0/c)=1.7×10-4s-1 ln1/(1-x)=ktx=0.95=95% 17.2分(5431) 采用32P标记的五氯化磷t1/2为14.3d,经___________d后,放射性衰变到起始值的1/1000。 5431[答]t=- =143d (5684) 各种温度下NaOCl分解的速率常数如下,试证明可用阿仑尼乌斯方程式表示此变化。 T/K298303308313 k/s-10.00930.001440.02220.0342 5684 [答]lnk=lnA0-Ea/RT B=-Ea/REa=-B*R=8094*8.314=67.29kJ.mol-1 (5790) 已知某反应在521K下转化达到0.900时需时10min,在557K时反应速率常数为3.30×10-2s-1,求该反应活化能。 5790[答]kunit: s-11级反应 k1(T1)= ln =3.84×10-3s-1 Ea=144.35kJ·mol-1 计算题 (5574) 已知硫氰酸铵与硫脲之间的同分异构反应在150℃时的平衡常数为0.435,硫氰酸铵的起始量为1mol,60min后,测得硫脲0.153mol,试计算硫氰酸铵转化成硫脲的反应速率常数,以及1/4硫氰酸铵转化成硫脲所需时间。 硫氰酸铵=硫脲 t=0a=10 t=ta-xx=0.153 equilibriumk1(a-x)=k-1xk-1=k1/K 净反应 dx/dt=k1(a-x)-k-1x=k1[a-(1+K)x/K] dx/[a-(1+K)x/K]=k1dt {-K/(1+K)}d[a-(1+K)x/K]/[a-(1+K)x/K]=k1t 积分: {K/(1+K)}ln{a/[a-(1+K)x/K]}=k1t0.435/(1+0.435)ln{1/[1-(1+0.435)0.153/0.435]}=k1*60min k1=0.435/1.435/60*ln{1/[1-1.435*0.153/0.435]}=0.00355min-1 t = =148min (5360) 气相反应2NO2+F2→2NO2F,当2molNO2和3molF2在400dm3的反应釜中混合,已知300K时,k=38dm3·mol-1·s-1,反应速率方程为: r=k[NO2][F2] 试计算反应10s后,NO2,F2,NO2F在反应釜中物质的量。 4.10分(5360) [答]2NO2(g)+F2(g)─→2NO2F(g) t=0ab0 t=ta-xb-(x/2)x 可得积分速率方程 x=4.9×10-3mol·dm-3 n(NO2F)=V·x=1.96mol n(NO2)=0.04mol n(F2)=2.02mol (5733) 高温下醋酸分解按下列形式进行 CH3COOH CH4+CO2 CH3COOH CH2=CO+H2O 在某温度下k1=0.0371s-1E1=92.0kJ·mol-1 k2=0.0321s-1E2=100.0kJ·mol-1 (1)求醋酸分解反应的半衰期 (2)求醋酸分解反应的活化能 (1)t=1/(k1+k2)×ln(c0/c)t =10.0s (2)Ea=(k1E1+k2E2)/(k1+k2)=95.7kJ·mol-1 四、问答题 (5667) A的平行分解反应中,反应级数都相同 1A→R(目的物) 2A→S 3A→B 分别讨论: (1)E1≥E2,E3 (2)E1 (5667) [答](A)假如E1≥E2,E3,应采用高温。 (B)假如E1 (C)假如E3>E1>E2,高温有利于反应3,低温有利于反应2,因此必须选择一合适的中间温度,即对T微分取等于0的解。 10分(5864) 合成氨的反应机理: N2+2(Fe) 2N(Fe) (1)决速步 N(Fe)+ H2 NH3+(Fe)N(Fe)+ H2 NH3+(Fe) (2)对峙反应 试证明: 式中K=k3/k2,k为常数。 (5864) [答]-d[N2]/dt=k1[N2][(Fe)]2 = = (6分) 因为催化剂单位表面活性中心为常数,即 ([(Fe)]+[N(Fe)])=常数(4分)
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