第十一章化学动力学1Word文件下载.docx
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当x=50%时:
11.425时,酸催化蔗糖转化反应的动力学数据如下(蔗糖的初始浓度c0为1.0023moldm-3,时刻t的浓度为c)t/min0306090120180(c0-c)/moldm-300.10010.19460.27700.37260.4676
(1)使用作图法证明此反应为一级反应。
求算速率常数及半衰期;
(2)问蔗糖转化95%需时若干?
(1)将上述表格数据转化如下:
t/min0306090120180c/moldm-31.00230.90220.80770.72530.62970.5347ln(c/c0)0-0.1052-0.2159-0.3235-0.4648-0.6283对作图如下则:
k=3.5810-3min-1
(2)11.5对于一级反应,使证明转化率达到87.5%所需时间为转化率达到50%所需时间的3倍。
对于二级反应又应为多少?
对于一级反应而言有:
对于二级反应而言有:
11.6偶氮甲烷分解反应CH3NNCH3(g)C2H6(g)+N2(g)为一级反应。
在287时,一密闭容器中CH3NNCH3(g)初始压力为21.332kPa,1000s后总压为22.732kPa,求k及t1/2。
设在t时刻CH3NNCH3(g)的分压为p,即有:
1000s后2p0-p=22.732,即p=19.932kPa。
对于密闭容器中的气相反应的组成可用分压表示:
11.7基乙酸在酸性溶液中的分解反应(NO2)CH2COOHCH3NO2(g)+CO2(g)为一级反应。
25,101.3kPa下,于不同时间测定放出的CO2(g)的体积如下:
t/min2.283.925.928.4211.9217.47V/cm34.098.0512.0216.0120.0224.0228.94反应不是从t=0开始的。
求速率常数。
设放出的CO2(g)可看作理想气体,硝基乙酸的初始量由t=时放出的CO2(g)算出:
在时刻t,硝基乙酸的量为,其列表如下:
t/min2.283.925.928.4211.9217.47n1000/mol1.01580.85390.69160.52850.36460.20111.1830ln(n/n0)-0.1524-0.3260-0.5368-0.8057-1.1770-1.77191作图ln(n/n0)t,由于反应不是从t=0开始,用公式ln(n/n0)=-kt+b拟合得到k=0.1066min-1。
11.8某一级反应A产物,初始速率为110-3moldm-3min-1,1h后速率为0.25moldm-3min-1,求k,t1/2和初始浓度。
一级反应的速率方程即有:
那么有:
11.9现在的天然铀矿中238U/235U=139.0/1。
已知238U的蜕变反应的速率常数为1.52010-10a-1,235U的蜕变反应的速率常数为9.7210-10a-1。
问在20亿年(2109a)前,238U/235U等于多少?
(a是时间单位年的符号。
)解:
根据速率常数的单位知235U和238U的蜕变反应为一级反应,则:
11.10某二级反应A(g)+B(g)2D(g)在T、V恒定的条件下进行。
两种反应物初始浓度为cA.0=cB.0=0.2moldm-3时,反应的初始速率为,求kA即kD。
根据二级反应的速率方程kA=k=1.25dm3mol-1s-1kD=2k=2.5dm3mol-1s-111.11某二级反应A+BC,两种反应物初始浓度皆为1moldm-3时,经10min后反应掉25%,求k。
根据二级反应的速率方程11.12在OH-离子的作用下,硝基苯甲酸乙脂的水解反应:
NO2C6H4COOC2H5+H2ONO2C6H4COOH+C2H5OH在15时的动力学数据如下,两反应物的初始浓度皆为0.05moldm-3,计算此二级反应的速率常数。
t/min120180240330530600脂水解的转化率%32.9551.7548.858.0569.070.35解:
根据二级反应的速率方程讲述表格数据处理如下:
t/min12018024033053060032.9551.7548.858.0569.070.35拟合求得k=0.0814dm3mol-1s-1。
11.13某气相反应2A(g)A2(g)为二级反应,在恒温恒容下的总压p数据如下。
求kA。
t/s0100200400p/kPa41.33034.39731.19727.33120.665解:
设在时刻t,A(g)的分压为,则:
,因此t/s0100200400(1/p)/kPa-10.02420.03640.04750.0750,即k=1.2510-4kPa-1s-1=1.2510-7Pa-1s-111.14溶液反应的速率方程为在20,若反应开始时只有两反应物,其初始浓度依次为0.01moldm-3,0.02moldm-3,反应26h后,测得=0.01562moldm-3,求k。
题给条件下,在时刻t有=2,因此积分得到11.15反应2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)在200下的动力学数据如下:
t/s0200300500NOCl/moldm-30.02000.01590.01440.0121反应开始只有NOCl,并认为反应能进行到底。
求反应级数n及速率常数k。
尝试法(或假设法),若此反应为二级,则作图呈线性关系。
将上表数据处理如下:
t/s0200300500(1/NOCl)/dm3mol-150.00062.89369.44482.645由上图可知此反应为二级反应,且k=0.0653dm3mol-1s-1。
11.16NO与H2进行如下反应:
2NO2(g)+H2(g)N2(g)+H2O(g)在一定温度下,某密闭容器中等摩尔比的NO与H2混合物在不同初压下的半衰期如下:
50.045.438.432.426.995102140176224求反应的总级数。
在题设条件下,速率方程可写作根据半衰期和初始浓度间的关系上表处理数据如下:
3.21893.12242.95492.78502.59904.55394.62504.94165.17055.41161-n=-1.44,即n=2.442.5,总反应级数为2.5级。
11.17在500及初压为101.325kPa时,某碳氢化合物的气相分解反应的半衰期为2s。
若初压降为10.133kPa,则半衰期增加为20s。
根据所给数据,反应的半衰期与初压成反比,该反应为2级反应。
11.18在一定条件下,反应H2(g)+Br2(g)2HBr(g)F符合速率方程的一般形式,即:
在某温度下,当c(H2)=c(Br2)=0.1moldm-3及c(HBr)=2moldm-3时,反应速率为v,其它浓度的速率如下表示:
实验序号c(H2)c(Br2)c(HBr)反应速率10.10.12v20.10.428v30.20.4216v40.10.231.88v求反应的分级数n1、n2和n3。
根据速率方程和表格数据即有:
由数据3/1有:
由数据2/1有:
由数据4/1有:
11.19某反应A+BC的速率方程为,测得实验数据如下:
实验序号1234cA,0/moldm-30.10.10.10.2cB,0/moldm-3120.10.2t/h5.1511.201000500cA,t/moldm-30.0950.080.050.1求A和B的分级数n1、n2及速率常数k。
尝试法,假设为二级反应,则有求出k为一常数即n1+n2=2,且k=9.96dm3mol-1h-1再有数据1、2、3求出n2=1,则n1=1。
所以:
n1=1n2=1k=9.96dm3mol-1h-111.20对于级反应A产物,使证明
(1)
(2)解:
(1)根据题意本题的速率方程为积分有:
所以有:
(2)当t=t1/2时,cA=cA,0,代入上式得所以有:
11.21恒温、恒荣条件下发生某化学反应:
2AB(g)A2(g)+B2(g)。
当AB(g)的初始速率分别为0.02moldm-3和0.2moldm-3时,反应的半衰期分别为125.5s和12.55s。
求该反应的级数n及速率常数kAB。
由题意可知该反应的半衰期与初始浓度成反比,即该反应为二级。
那么:
n=2。
根据二级反应的特点有:
11.22某溶液中反应A+BC,开始时反应物A与B的物质的量相等,没有产物C。
1h后A的转化率为75%,问2h后A尚有多少未反应?
假设:
(1)对A为一级,对B为零级;
(2)对A、B皆为1级。
(1)对A为一级,对B为零级,则该反应为一级反应,即有:
当t=1h,x=75%时:
当t=2h时:
(2)对A、B皆为1级,则该反应为二级反应,即有:
11.23反应A+2BD,的速率方程为,25时k=210-4dm3mol-1s-1。
(1)若初始溶度cA,0=0.02moldm-3,cB,0=0.04moldm-3,求t1/2。
(2)若将反应物A与B的挥发性固体装入5dm3密闭容器中,已知25时A和B的饱和蒸气压分别为10kPa和2kPa,问25时0.5molA转化为产物需多长时间?
在
(1)的情况下,cA,0cB,0=12,速率方程化为积分得:
在
(2)的情况下,假设A和B的固体足够多,则在反应过程中气相中A和B的浓度不变,既反应速率不变,因此则:
11.24反应C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)在开始阶段约为级反应。
910K时速率常数为1.13dm2/3mol-1/2s-1,若乙烷促使压力为
(1)13.332kPa,
(2)39.996kPa,求初始速率。
根据则:
(1)
(2)11.2565时N2O5(g)气相分解的速率常数为k1=0.292min-1,活化能为=103.3kJmol-1,求80时的k2及t1/2。
根据阿伦尼乌斯方程所以根据反应速率常数的量纲可知该反应为一级反应,即有11.26双光气分解反应ClCOOCCl3(g)2COCl2(g)为一级反应。
将一定量双光气迅速引入一个280的容器中,751s后测得系统的压力为2.710kPa;
经
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- 第十一 化学 动力学