第07章基元反应动力学习题及答案Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:19178775
- 上传时间:2023-01-04
- 格式:DOCX
- 页数:10
- 大小:98.39KB
第07章基元反应动力学习题及答案Word文档下载推荐.docx
《第07章基元反应动力学习题及答案Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第07章基元反应动力学习题及答案Word文档下载推荐.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
实验初压/Pa初速率-dpB/dt/(Pa/h)
PA,0PB,0
1.1001.00 0.0100
2.2001.000.0400
3.4000.500.0800
(1)若反应的速率方程为r=kPAxPBy,求x、y及k。
(2)求PA=150PaPB=0.75Pa时反应的速率。
(1)把1、2两组数据分别代入速率方程r=kpAX·
pBY并相比,得:
r1/r2=(100/200)X
即0.0100/0.0400=(100/200)X
xlg1/2=lg1/4所以x=2
r2/r3=(200/400)2·
(1.00/0.50)y=(1/2)2·
2y
即0.04/0.08=(1/2)2·
所以y=1
因为r=kpAX·
pBy=kpA2pB
所以k=r/pA2pB代入第一组数据:
k=0.0100/1002×
1
得k=1.00×
10-6Pa-2·
h-1
(1)r=kpA2pB=1.00×
10-6×
1502×
0.75=0.0169Pah-1
5.某反应物A的分解反应为2级反应,在300K时,分解20%需要12.6min,340K时,在相同初始浓度下分解完成20%需3.2min,求此反应的活化能。
由公式1/C-1/Co=k2t得:
1/[(1-20%)Co]-1/Co=k2t①
1/(20%Co)-1/Co=k2t②
1比②得:
k2t/k2t=1,即k2/k2=t/t=3.2/12.6
因为
所以
6.(7…7…4…7)恒容气相反应A(g)→D(g)的速率常数k与温度T具有如下关系式:
ln(k/s-1)=24.00-
(1)确定此反应的级数;
(2)计算此反应的活化能;
(3)欲使A(g)在10min内转化率达90%,则反应温度应控制在多少度?
(1)题中所给k的单位为S-1,所以反应为一级反应。
(2)lnk=-Ea/R·
1/T+C与ln(k/S-1)=24.00-9622/(T/K)相比较可得:
Ea/R=9622K
Ea=9622K·
R=80.00KJ·
mol-1
(3)
由ln(k/s-1)=24.00-9622/(T/K)得:
0.2303=24.00-9622/(T/K)
T=404.8K……………………
p305
3解:
(1)2NH3==N2+3H2,四分子反应是不存在的,故逆向不是基元反应,根据微观可逆性原理,说明正向也不是基元反应。
(2)N2O5==2NO2+1/2O2,反应分子数没有分数,故逆向不是基元反应,根据微观可逆性原理,正向也不是基元反应。
(3)2H+2O==H2O2,四分子反应是不存在的,故正向不是基元反应,根据微观可逆性原理,说明逆向也不是基元反应。
(4)2HI==H2+I2,理论和实践均证实该反应不是基元反应。
4解:
kp=1.8×
104(kPa·
min)-1,说明是二级反应,-dc/dt=kcc2,-dp/dt=kpp2,
p=cRT,则kc=kpRT=1.8×
104×
8.314×
500=7.48×
107mol-1·
dm3·
min-1
p316
2解:
2A(g)+B(g)—→E(g),三分子反应,r=kcA2cB
r1/2/r0=k(1/2cA,0)2(1/2cB,0)/(k(cA,0)2(cB,0))=1:
8
A—→B+C,总压
t=0p0,Ap0,Bp0,Bp0=p0,A+2p0,B
t=tpt,Ap0,A-pt,A+p0,Bp0,A-pt,A+p0,Bpt=2p0,A+2p0,B-pt,A
t=∞0p0,A+p0,Bp0,A+p0,Bp∞=2p0,A+2p0,B
由总压关系知:
p∞-p0=p0,A,p∞-pt=pt,A
则:
ln
一级反应:
t1/2=ln2/k,t3/4=ln(1/(1-3/4))/k=ln4/k=2ln2/k=2t1/2,t3/4/t1/2=2。
t0.99=ln(1/(1-0.99))/k=ln100/k=2ln10/k,t0.99/t1/2=2ln10/ln2=6.645
二级反应:
t1/2=1/kc0,t3/4=(1/(1/4c0)-1/c0)/k=3/kc0,t3/4/t1/2=3。
t0.99=(1/(0.01c0)-1/c0)/k=99//kc0,t0.99/t1/2=(99//kc0)/(1/kc0)=99
5解:
A→P,t1/2=ln2/k=69.3s,k=0.01s-1,ln(1/(1-0.8))=kt,t=ln5/0.01=160.94s
6解:
t7/8/t1/2=3,是一级反应:
t7/8=(1/(1-7/8))/k=ln8/k=3ln2/k=3t1/2。
7解:
(NO2)CH2COOH(l)→CH3NO2(l)+CO2(g)
t=0
t=t0c00
t=tctVt
t=∞0V∞
c0∝V∞,ct∝V∞-Vt
ln
t/min
2.28
3.92
5.92
8.42
11.92
17.47
∞
V/cm3
4.09
8.05
12.02
16.01
20.02
24.02
28.94
k/min-1
0.106
0.105
0.108
0.107
平均:
k=0.1064min-1
8解:
Ea=86.11kJmol-1
k=Aexp(-Ea/RT),9.86×
10-4=Aexp(-86110/(8.314×
308)),A=3.96×
1011s-1
3.19×
298)),A=3.96×
1011s-1,A=3.96×
9解:
t1/2=ln2/k1,k1=0.693/600=1.155×
10-3min-1
ln(1/0.25)=k2×
30,k2=0.0462min-1
T2=1235K
p322页
1证明:
ZAA=1/2π(rA+rA)2(8kT/πμ)1/2NA2,μ=mA2/2mA=mA/2
ZAA=8rA2(πkT/mA)1/2NA2
3解:
(1)q=exp[-Ec/(RT)],q=exp[-100000/(8.314×
400)],q=8.73×
10-14
q=exp[-120000/(8.314×
400)],q=2.13×
10-16
(2)q2/q1=exp[ΔEc/(RT)]=exp[10000/(8.314×
400)]=20.23
(3)q2/q1=exp[-100000/(8.314×
1000)]/exp[-100000/(8.314×
400)]=6.84×
107
p329页
3证明:
k=
lnk=ln
+lnKc≠,
=
,Ea=
+RT
双分子气相反应:
=
+(1-2)RT,
Ea=
+RT=
+2RT
4证明:
对于气相反应A→B:
kT=
Ea=
+RT,
阿仑尼乌斯公式:
,对比:
A=
(第七章)基元反应动力学练习题
7-2500K时气相基元反应A+B=C,当A和B的初始浓度皆为0.20moldm-3时,初始速率为5.0×
10-2moldm-3s-1
(1)求反应的速率系数k;
(2)当反应物A、B的初始分压均为50kPa(开始无C),体系总压为75kPa时所需时间为多少?
(1)r0=k[A]0[B]0,k=1.25dm3mol-1s-1
(2)p0(A)=p0(B),r=kpp(A)2,p=2p0(A)-p(A),p(A)=p0(A)/2,kp=k/(RT),
t1/2=1/[kpp0(A)]=66s
7-3已知在540―727K之间和定容条件下,双分子反应CO(g)+NO2(g)→CO2(g)+NO(g)的速率系数k表示为k/(mol-1dm3s-1)=1.2×
1010exp[Ea/(RT)],Ea=-132kJmol-1。
若在600K时,CO和NO2的初始压力分别为667和933Pa,试计算:
(1)该反应在600K时的k值;
(2)反应进行10h以后,NO的分压为若干。
(1)T=600K时的k=0.0386dm3mol-1s-1值
(2)kp=k/(RT)=7.75×
10-9Pas-1,NO的分压为p;
ln{[p0,B(p0,A-p)]/[p0,A(p0,B-p)]}/(p0,A-p0,B)=kt;
p=142Pa
7-4N2O(g)的热分解反应为
从实验测出不同温度时各个起始压力与半衰期值如下:
T/K
96796710301030
po/kPa
156.78739.1977.06647.996
t1/2/s
38015201440212
(1)求反应级数和两种温度下的速率系数kp和kc。
(2)求活化能Ea。
(3)若1030K时N2O(g)的初始压力为54.00kPa,求压力达到64.00kPa时所需时间。
(1)r=kpp2,t1/2=1/(2kpp0),kp=kc/(RT);
967K时;
kp=0.84×
10-5kPa-1s-1,kc=0.068dm3mol-1s-1
1030K时;
kp=4.92×
10-5kPa-1s-1,kc=0.42dm3mol-1s-1
(2)活化能Ea=240.6kJmol-1
(3)p0=,54.00kPa1/p-1/p0=2kpt;
t=111s
7-5硝基异丙烷在水溶液中与碱的中和反应是二级反应,其速率系数可用下式表示
(1)计算反应的活化能
(2)在283K时,若硝基异丙烷与碱的浓度均为8.0×
10-3mol.dm-3,求反应的半衰期。
(1)Ea/(2.303R)=3163K,Ea=60.56kJ.mol-1,
(2)k=5.17mol-1.dm3min-1,t0.5=1/(kc0)=24min
7-6某溶液含有NaOH和CH3COOC2H5,浓度均为1.00×
10-2mol.dm-3,298K时反应经过10min有39%的CH3COOC2H5分解,而在308K时,10分钟有55%分解,计算:
(1)该反应的活化能。
(2)288K时,10分钟能分解多少?
(3)293K时,若有50%的CH3COOC2H5分解需时多少?
(1)1/[A]-1/[A]0=kt,k(298K)=6.39mol-1.dm3min-1,k(308K)=12.22mol-1.dm3min-1
Ea=Rln(k1/k2)(1/T2-1/T1)=49.4kJ.mol-1
(2)288K时,k=3.2mol-1.dm3min-1,t=10min
{[A]0-[A]}/[A]0=24.2%(3)293K时,k=4.55mol-1.dm3min-1,t0.5=1/(k[A]0)=22min
7-7两个二级反应1和2具有完全相同的频率因子,反应1的活化能比反应2的活化能高出10.46kJmol-1;
在373K时,若反应1的反应物初始浓度为0.1moldm-3,经过60min后反应1已完成了30%,试问在同样温度下反应2的反应物初始浓度为0.05moldm-3时,要使反应2完成70%需要多长时间(单位min)?
1/[A]-1/[A]0=kt,反应1:
k1=7.14×
10-2mol-1.dm3min-1,ln(k1/k2)=-10.46×
103/(RT),
k2=2.08mol-1.dm3min-1.反应2:
t=22.4min
7-8氧化乙烯的热分解是单分子反应,在651K时,分解50%所需时间为363min,活化能Ea=217.6kJmol-1,试问如要在120min内分解75%,温度应控制在多少K?
651K时:
k1=ln2/t0.5=0.00191min-1.温度T:
t0.5=60min,k2=0.01155min-1,T=682K
7-9请计算在298K恒容下,温度每增加10KEa=kJmol-1
(1)碰撞频率增加的百分数;
(2)有效碰撞分数增加的百分数,由此可得出什么结论?
(Ea=56.0kJmol-1)
(1)Z2/Z1=(T2/T1)0.5=1.017,增加的百分数1.7%
(2)q2/q1=exp[-Ea(1/T2-1/T1)/R]=2.08,增加的百分数108%
7-10800K时单分子反应的速率系数的高压极值为5×
10-4s-1,在相同温度下一级速率系数在4Pa压力下降为此值的一半,计算分子活化步骤的速率系数(以浓度单位表示)
kapp=k2k+1[M]/(k2+k-1[M]),高压极值k2k+1/k-1=5×
10-4s-1,[M]=4Pa,kapp=k+1[M]=2.5×
10-4s-1,k+1=1.25×
10-4Pa-1s-1,k+1=8.31×
102mol-1.dm-3.s-1
7-11实验测得丁二烯气相二聚反应的速率系数为
k=9.2×
109exp(-
)dm3mol-1.s-1
(1)已知此反应
(
)=-60.79J.K-1mol-1,试用过渡态理论求算此反应在600K时的指前因子A,并与实验值比较。
(2)已知丁二烯的碰撞直径d=0.5nm,试用碰撞理论求算此反应在600K时的A值。
解释二者计算的结果。
(1)A=0.5(kT/h)(1/
)exp(
/R)e2=3.03×
1012dm3mol-1s-1
(2)A=2Lπd2[RT/(πMr)]0.5e0.5=2.67×
1011dm3mol-1s-1
7-12双环戊二烯单分子气相热分解反应(产物环戊二烯单体)的速率系数如下
T/K
473.7483.7494.8502.4516.2527.7
k•104/s-1
0.9472.054.509.2827.270.7
试确定Arrhenius参数A和Ea,并求活化焓和活化熵(用平均温度500K)
由logk对1/T作图,直线的斜率为–8.69×
103K,截距为14.28.求出A=1.9×
1014s-1,
Ea=166kJ.mol-1,
=Ea-RT=162kJ.mol-1,
=Rln{A/(ekT/h)}=15.8J.K-1.mol-1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 07 章基元 反应 动力学 习题 答案