普通化学第三章课后习题解答

P53~56 第三章 化学反应速率参考答案

综合题：解：①设反应的速率方程为：v?k?[CH3CHO] 将（1）和（2）组数据代入得：

a0.081?k?[0.2] -----（A）

a0.020?k?[0.10] -----（B）

a (A)÷(B)得：

0.0810.20a 0.020?[0.10]

4.05?2a

解得：a≈2

∴该反应得速率方程为：v?k?[CH3CHO]2 ②反应的级数为a=2级

③将任意一组数据（如第4组）代入速率方程求速率常数k：

0.312?k?[0.40]2

解得：

k?1.95(mol?L?s)

-1

?1?1 ④将[CH3CHO]=0.15mol.L，

k?1.95(mol?L?s)代入速率方程求v

2?1?1v?1.95?[0.15]?0.04(4mol?L?s)

1

?1?1 ⑤∵?rHm???0，根据?rHm?E（正）?Ea(逆）?0有： a（正）〉Ea(逆） E a 再根据k?A?e?EaRT

（正）? 当T=298k时，kk(逆)

∴正逆反应的速率关系是：v正⑥当?rHm??v逆

?0，升温T>T

2

1

??H（正）?Ea(逆）?0有： 根据rm?Ea

E（正）〉Ea(逆）a

Eak2（正）T2?T1) 再根据ln(k)正?R(T?T

112Eak2（逆）T2?T1)( ln()逆?k1RT1?T2

k2k2? 有：k1正k1逆

∴升温时，正、逆反应的速率变量的关系是

?k正??k逆

2

同理：降温时：T2

（正）〉Ea(逆） ∵E aEaT2?T1)k2ln()?( ∴根据k1RT1?T2有：

k2k2||正?||逆 有：k k11 ∴降温时，正、逆反应的速率变量的关系是

?k正??k逆

⑦当

?rHm?0，升温T2>T1

??根据?rHm

?E（正）?Ea(逆）?0有： aE（正）?Ea(逆）a

Eak2（正）T2?T1) 再根据ln(k)正?R(T?T

112Eak2（逆）T2?T1) ln(k)逆?R(T?T

112k2k2 有：|k|正?|k|逆

11 ∴升温时，正、逆反应的速率变量的关系是

3

?k正??k逆

同理：降温时：T2

（正）? ∵EaEa(逆）

EaT2?T1)k2ln()?( ∴根据k1RT1?T2有：

k2k2? 有：k k1正1逆∴降温时，正、逆反应的速率变量的关系是：

?k正??k逆

⑧解：根据慢反应是复杂反应的速控步骤，书写复杂反应的速率方程为：

v?k?c(ClO)

v?k?c(NO2)

22?2⑨解：因为反应是基元反应，故速率方程为：

/c 当(NO2)?2?c(NO2)时，

v?k?[c(NO2)]?k?[2c(NO2)]

//22

?4c(NO2)

4

2所以反应速度为原来的4倍。

2、解：依题意；

① 设反应的速率方程为：??k[NO]a?[Ob2] 将

?2求b项： 5.0?10?2k?(0.010)a?(0.020)b?12.5?10?2?k(0.010)a?(0.010)b

2 = 2 b

b = 1 将

?3?求a项：

2 4.5?10?1k?(0.030)a?(0.020)b 5.0?10?2?k(0.010)a?(0.020)b 9 = 3 a

a = 2

∴给定反应的速率方程为： ??k[NO]2?[O2]

反应级数： 2+1=3

②将①、②、③组数据中任一组代入速率方程求得速率常数为： 2.5?10?2?k?[0.01]2?[0.01]

k?2.5?104(mol?2?L2?s?1)

③将NO和O2的浓度代入速率方程求

??2.5?104?(0.01)52?(0.02)5

=1.4×10-1（mol.L-1.s-1）

3、解：依题意，k1=3.1×10-4 k2=8.15×10-3

T1=288K T2=313, 根据阿氏公式 lgk2EaT2?T1k?303R(T) 12.1?T2 Ea?2.303?8.314?T1?T2T?10?3?lgk2k 2?T11 5

Ea=?

288?3138.15?10?3?3?10?lg ?2.303?8.314? ?4313?2883.1?10 =98.02kJ.mol-1

根据lgk2EaT2?T1?()求k3 k12.303RT1?T2 lgk398.02?1000303?288?()

?8.314288?3033.1?10?42.303 k3?2.35?10?3

4、解：依题意，k1?11，k2?，T1=273+28=301K，T2=273+5=278K 448求Ea=?

将数据代入阿氏公式推导式：

lg lgk2EaT2?T1?() k12.303RT1?T21/48Ea278?301?() 1/42.303R313?2784Ea278?301?() lg482.303R301?278278?3011?10?3?lg Ea?2.303?8.314?278?30112-1

=75.18(kJ.mol)

-1

5、解：依题意；Ea=52.0kJ.mol T1=273+37=310K T2=273+40=313K 代入阿氏公式推导式：

lgk2EaT2?T1?() k12.303RT1?T252.0?1000313?310?

2.303?8.314310?313 =0.08397

∴病人发烧40oC，使反应加快的倍数是：

?

k2 ?1.2133(倍）k16、解：依题意；

①酶催化的反应速率为：

6

k催?A?e??EaRT?A?e??46?1038.314?298 ----（1）

②无酶催化的反应速率为： k无催?A?eEaRT?A?e120?1038.314?298 ----（2）

将（1）÷（2）即为反应速率的倍数：

k催k无催?A?eA?e?46?1038.314?298120?103?8.314?298?e74?1038.314?298

?e29.87?9.36?1012(倍) ②、若使k无催?k催，则：

A?e?A?e 消去A因子，并取自然对数ln：

?120?103RT?46?103R?298

120?10346?103?? ? RTR?298120?103?298?R T? 346?10?R =777.39（K）

7、解：依题意；

给定反应 △Hθ<0， ?H??Ea正?Ea逆 故反应的 Ea正?Ea逆

据阿氏公式，温度为T1时有： k正?Ae

∵ Ea正?Ea逆 ∴k正?k逆

即活化能大的反应其反应速率小。

②当温度由T1升至T2时，△T>0，据阿氏公式推导时有： lg?Ea（正）RT1Ea（逆）RT1 k逆?Ae?

k正(T2)k正（T1)?T2?T1)

2.30R3T1?T2?(Ea(正） 7

lgk逆(T2)k逆（T1)?Ea(逆）2.303R?(T2?T1) T1?T2 ∵ Ea正?Ea逆， lgk正(T2)k正（T1)?lgk逆(T)2k逆(T)

1 ∴ △k正<△k逆，即：

升高温度，活化能大的反应（逆反应）其反应速率增大的程度大。 ③当温度由T1降至T2时，△T<0，据阿氏公式推导时有： lgk正(T2)k正（T1)k逆(T2)k逆（T1)?T2?T1)

2.30R3T1?T2?(Ea(逆）2.303R?(T2?T1) T1?T2Ea(正） lg? ∵ Ea正?Ea逆，△T<0，则：

Ea(逆）T2?T1T2?T1 |?()| < |?()|

2.303RT1?T22.303RT1?T2Ea(正） ∴ |lgk正(T2)k正（T1)| < |lgk逆(T2)k逆（T1)|

或 |△k正| < |△k逆|

即：降低温度，活化能大的反应（逆反应）其反应速率降低的程度大。 ④给定反应 △Hθ>0，则Ea正?Ea逆， 仿上①、②、③推理过程，推得结论为：

①、给定T1

∵Ea正?Ea逆 ∴ k正?k逆 ②、T1↗T2，△T>0

∵Ea正?Ea逆 ∴ △k正>△k逆， 即正反应的活化能大，升温使其反应速率增加的程度大。 ③T1↘T2，△T<0

∵Ea正?Ea逆 ∴△k正>△k逆， 或 | △k正|>|△k逆|，

8

即：降温，使活化能大的正反应的反应速率降低的程度大。

9、解：依题意，Ea=188、T1=700K，T2=800K、k1?0.0105，

求k2??，

将数据代入阿氏公式推导式：

lgk2EaT2?T1?() k12.303RT1?T2k2188?103800?700??() lg0.01052.30R3700?800 lgk2?1.753 30.0105 k2?56.7?0.010? 50.59510选择，填空：

①B。根据P48因为升温能使非活化分子获得能量转变成活分子，体系中活化分子百分数增加，有效碰撞次数增多，所以反应速率增大，故应选B ②A。根据阿氏公式推导式： 有： lgk2EaT2?T1?() k12.303RT1?T2当温度由T1↗T2时，△T=T2-T1>0 时：

k2k2/Ea（大）的lg>Ea(小)的lg/

k1k1k2k2/ 即：〉1

k1k1 ?k(Ea大)??k，故应选A。 （Ea小）

③D。解：根据反应速率公式：

1dc1dc1dc1dc ????A???B??D??E

adtbdtmdthdt?c(O2)1?c(NO2)1?c(NO)????有：??

2?t?t2?t 9

故应选D、?1/2?c(NO)/?t???c(O2)/?t?1/2?c(NO2)/?t ④B。解： ?dcA?2.6?10?2(mol.L?1.s?1) dt根据反应速率公式：

1dc1dc1dc1dc ????A???B??D??E

adtbdtmdthdtdcA1dcB??? dt2dtdcBdcA?2?(??)?2?2.6?10?2?5.2?10?2(mol.L?1.s?1) ?dtdt故应选B、5.2×10-2

⑤B。根据反应速率公式：

有：?1dc1dc1dc1dc ????A???B??D??E

adtbdtmdthdt有：?1dc(N2O5)1dc(NO2)dc(O2)???? 2dt4dtdt1dc(N2O5)1dc(NO2)?? 故应选B、??

2dt4dt⑥C。解：根据△H=Ea(正)-Ea(逆)>0，有Ea(正)> Ea(逆)

再根据阿氏公式推导式： 有： lgk2EaT2?T1?() k12.303RT1?T2k2（正）k1（正）k2(逆)k1(逆)当温度由T1↗T2时，△T=T2-T1>0 时： lg?lg

?k(正)??k(逆) 故应选C、?k(正)??k(逆)。 ⑦C。根据阿氏公式k?A?e?EaRT，温度升高，速率常数增大，加入催化剂，改变反应

的途径，活化能降低，反应速率常数也增大，所以选C、(c)温度)和(d)催化剂

⑧解：根据慢反应是复杂反应的速控步骤，书写复杂反应的速

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率方程为：

?v?k?c2(ClO2)

⑨解：因为反应是基元反应，故速率方程为：v?k?c2(NO2) 当c/(NO2)?2?c(NO2)时，

v/?k?[c/(NO2)]2?k?[2c(NO2)]2

?4c2(NO2)

所以反应速度为原来的4倍。

⑩①v?k?c(CH3CHO)2。因该反应不是基元反应，故不能直接根据反应式写出其速率

方程。设该反应的速率方程为 ：v?k?c(CH3CHO)n 将（1）和（2）两组数据代入得

0.020?k?(0.10)n，0.081?k?(0.20)n两式相除得：

0.020.020.10n?0.6?() n?0.081??2，

0.10.0810.20?0.3lg0.2lg故其速率方程为v?k?c(CH3CHO)2 ②反应的级数n=2（级）

③K=2。将第三组数据代入v?k?c(CH3CHO)2求速度常数 k=

v0.182??2.0mol?1?ls?1 22c(CH3CHO)(0.30)2?1④ v?0.045。 此时v?2.0?c(CH3CHO)当[CH3CHO]?0.15mol?l时，

v?2.0mol?1l?s?1?c(0.15mol?l?1)2?0.045mol?l?1s?1

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