ch10

第十章 化学动力学基础（一）

1．反应3O2 2O3，其速率方程 -d[O2]/dt = k[O3]2[O2] 或 d[O3]/dt = k'[O3]2[O2]，那 么k与k'的关系是：

(A) 2k = 3k' ； (B) k = k' ； (C) 3k = 2k' ； (D) k =2k' 。 2．关于反应速率r，表达不正确的是：

(A) 与体系的大小无关而与浓度大小有关 ； (B) 与各物质浓度标度选择有关 ； (C) 可为正值也可为负值 ； (D) 与反应方程式写法无关 。 3．进行反应A + 2D3G在298K及2dm3容器中进行，若某时刻反应进度随时间变

－

化率为0.3 mol·s-1，则此时G的生成速率为(单位：mol·dm3·s-1) ：

(A) 0.15 ； (B) 0.9 ； (C) 0.45 ； (D) 0.2 。 4．基元反应体系aA + dD  gG的速率表达式中，不正确的是：

(A) -d[A]/dt = kA[A]a[D]d ； (B) -d[D]/dt = kD[A]a[D]d ； (C) d[G]/dt = kG[G]g ； (D) d[G]/dt = kG[A]a[D]d 。

5．某一基元反应，2A(g) + B(g)E(g)，将2mol的A与1mol的B放入1升容器中混 合并反应，那么反应物消耗一半时的反应速率与反应起始速率间的比值是：

(A) 1∶2 ； (B) 1∶4 ； (C) 1∶6 ； (D) 1∶8 。 6．关于反应级数，说法正确的是：

(A) 只有基元反应的级数是正整数 ； (B) 反应级数不会小于零 ；

(C) 催化剂不会改变反应级数 ； (D) 反应级数都可以通过实验确定 。 7．某反应，其半衰期与起始浓度成反比，则反应完成87.5％的时间t1与反应完成50％ 的时间t2之间的关系是：

(A) t1 = 2t2 ； (B) t1 = 4t2 ； (C) t1 = 7t2 ； (D) t1 = 5t2 。 8．某反应只有一种反应物，其转化率达到75％的时间是转化率达到50％的时间的两 倍，反应转化率达到64％的时间是转化率达到x％的时间的两倍，则x为： (A) 32 ； (B) 36 ； (C) 40 ； (D) 60 。

9．有相同初始浓度的反应物在相同的温度下，经一级反应时，半衰期为t1/2 ；若经二 级反应，其半衰期为t1/2'，那么：

(A) t1/2 = t1/2' ； (B) t1/2 > t1/2' ； (C) t1/2 < t1/2' ； (D) 两者大小无法确定 。 10．某一气相反应在500℃下进行，起始压强为p时，半衰期为2秒；起始压强为 0.1p时半衰期为20秒，其速率常数为：

(A) 0.5 s-1 ； (B) 0.5 dm3·mol-1·s-1 ； (C) 31.69 dm3·mol-1·s-1 ； (D) 31.69 s-1 。

11．某化合物与水相作用时，其起始浓度为1 mol·dm-3，1小时后为0.5 mol·dm-3，2小时 后为0.25 mol·dm-3。则此反应级数为：

(A) 0 ； (B) 1 ； (C) 2 ； (D) 3 。

12．某反应速率常数k = 2.31 × 10-2mol-1·dm3·s-1，反应起始浓度为1.0 mol·dm-3，则其反应半衰期为：

(A) 43.29 s ； (B) 15 s ； (C) 30 s ； (D) 21.65 s 。

13．某反应完成50％的时间是完成75％到完成87.5％所需时间的1/16，该反应是： (A) 二级反应 ； (B) 三级反应 ； (C) 0.5 级反应 ； (D) 0 级反应 。 14．某反应速率常数k为1.74 × 10-2mol-1·dm3·min-1，反应物起始浓度为1mol·dm-3时的半衰期t1/2与反应物起始浓度为2 mol·dm-3时的半衰期t1/2' 的关系为：

(A) 2t1/2 = t1/2' ； (B) t1/2 = 2t1/2' ； (C) t1/2 = t1/2' ； (D) t1/2 = 4t1/2' 。

1

15．某反应进行时，反应物浓度与时间成线性关系，则此反应之半衰期与反应物最初浓 度有何关系?

(A) 无关 ； (B) 成正比 ； (C) 成反比 ； (D) 平方成反比 。 16．反应A + B → C + D的速率方程为r = k[A][B] ，则反应：

(A) 是二分子反应 ； (B) 是二级反应但不一定是二分子反应 ； (C) 不是二分子反应 ； (D) 是对A、B 各为一级的二分子反应 。 17．对自由基反应A + B－CA－B + C，已知摩尔等压反应热为 -90kJ·mol-1，B－C 的键能是210 kJ·mol-1，那么逆向反应的活化能为：

(A) 10.5 kJ·mol-1 ； (B) 100.5 kJ·mol-1 ； (C) 153kJ·mol-1 ； (D) 300 kJ·mol-1 。

18．某反应的活化能是33 kJ·mol-1，当T = 300 K时，温度增加1K，反应速率常数增加 的百分数约为：

(A) 4.5％ ； (B) 9.4％ ； (C) 11％ ； (D) 50％ 。 19．一个基元反应，正反应的活化能是逆反应活化能的2倍，反应时吸热 120 kJ·mol-1， 则正反应的活化能是(kJ·mol-1)：

(A) 120 ； (B) 240 ； (C) 360 ； (D) 60 。

二、填空题

1. 2NO + O2 ＝ 2NO2 的反应机理拟定为： 2NO N2O2 (达到平衡，平衡常数为 K1) N2O2+ O2＝ 2NO2 (慢，速率常数为 k2)

总包反应对 O2是 级；对 NO 是 级。 2.电子转移反应 V + Fe V +Fe，实验求得反应速率方程为r=k[V][Cu]，由此可见Cu在反应中起__________作用，而反应物Fe3+出现在反应历程的_______ 阶段。

32

3+

3+

4+

2+

3+

2+

2+

3.采用P标记的五氯化磷 t1/2 为14.3 d, 经___________d后, 放射性衰变到起始值的1/1000。 4.N2和H2合成NH3, 在400℃下, 动力学实验测定结果表明没有催化剂时, 其活化能为334.9 kJ·mol ，用Fe催化时, 活化能降至167.4 kJ·mol。假定催化和非催化反应的指前因子相等, 则两种情况下，反应速率常数之比值

kcat / k0) =______________________________。

5.Co广泛用于癌症治疗, 其半衰期为5.26 a (年), 则其蜕变速率常数为：_________________, 6.反应 2N2O5─→ 4NO2+ O2 在328 K时，O2(g)的生成速率为0.75×10mol·dm·s。 如其间任一中间物浓度极低, 难以测出, 则该反应的总包反应速率为 _______________mol·dm·s,

-3

-1

-3

-1-3

-1

-4

-3

-1

60

-1

-1

某医院购得该同位素20 mg, 10 a后剩余 ______________ mg。

N2O5之消耗速率为__________ mol·dm·s，NO2之生成速率为_______________mol·dm·s 。 7.某反应，其速率常数 k (在313 K—473 K范围内)与温度T关系如下： k／s＝1.58×10 exp(-128.9 kJ·mol／RT),

则该反应的级数为__________, 343 K时半衰期t = __________ 。

8.N2O5分解反应 2N2O5 ──→ 4NO2+O2 在T, p一定时, 测得d[O2]/dt =(1.5×10-4 s)[N2O5], 反应单向进行基本能完全, 则该反应的半衰期t1/2 = _______________ s。

9.某反应物的转化率分别达到 50%，75%，87.5% 所需时间分别为 t ，2t ，3t ，则反应对此物质的级数为 _______ 。

10.O3分解反应为 2O3─→3O2 ，在一定温度下, 2.0 dm容器中反应。 实验测出O3每秒消耗1.50×10 mol, 则反应速率为_______________mol·dm·s氧的生成速率为_______________

-3

-1

-2

-3

-13

-1

-1

15

-1

mol·dm·s, dx /dt为_______________mol·dm-3·s-1.

2

11.在300 K时, 鲜牛奶5 h后即变酸, 但在275 K的冰箱里，可保存50 h, 牛奶变酸反应的活化能

是______________________________________。

12.对于平行反应, 一般地说：Ea值小的反应, k值随T变化率________, 升温对Ea值______的反应影响更大。 13.平行反应的总速率是所有平行发生的反应速率的____________________。其决速步是平行反应中反应速率最 (填快,慢)的一个。

三、证明题

1．气相反应的机理为

试证：

2.对于两平行反应：

若总反应的活化能为E，试证明：

3.对于1/2级反应A 产物，证明

（1）

（2）

3

4．稀溶液的电导比例于离子浓度，因而产生离子的反应可通过电导测定来确定反应的进程。叔戊基碘在乙醇水溶液中的水解反应

为一级反应。现此反应在电导池中进行，由于反应不断产生电导G不断随时间t而增大。 若

分别为

的浓度。试证：

（1）（2）

5.

为一级连串反应，试证明若k1 >>k2,则C的生成速率决定于k2, 若

，因而溶液

时的电导，分别为t = 0和t时

k2 >>k1, 则C的生成速率决定于k1，即最慢的步骤是生成C 的速率控制步骤。

6. 反应2C2H6+H2 2C2H4 的机理如下：

设第一个反应达到平衡，平衡常数为K ；设H·处于恒稳态，试证明：

四、计算题

1．反应

320 oC加热90 min

为一级气相反应，320 oC，

的分解分数为若干？(答案11.2%)

问在

2．某一级反应，反应进行10 min后，反应物反应掉30%。问反应掉50%需多少时间？(答案19.4 min。)

3．偶氮甲烷分解反应

为一级反应。287 oC时，一密闭容器中1000 s后总压为22.732 kPa，求4．某一级反应

，初始速率为。求

初始压力为21.332 kPa，

。(答案6.79×10-5s；1.02×10-4s)

，1 h后速率为

。(答案0.0433mol dm-3)

和初始浓度

4

5． 反应

的速率方程为

。

（1） 若初始溶度

，

，求

。

，25 oC时

（2） 若将反应物A与B的挥发性固体装入密闭容器中，已知25 oC时A和B的饱和蒸气压分别为10 kPa和2 kPa，问25 oC时0.5 mol A转化为产物需多长时间？(答案1.54×108s)

6． 65 oC时

气相分解的速率常数为。(答案4.99min)

7．反应

的速率方程为

（1）

，问继续反应20 s后

（2）初始浓度同上，恒温400 K下反应20 s后，案0.00526mol dm ；9.999KJ mol-1)

-3

，活化能为，

求80 oC时的k及

；300 K下反应20 s后

，求活化能。(答

8. 两种等浓度的物质A、B 混合反应，1 h 后A 反应掉25%。试问2 h 后A 还剩多少？若： (1) 反应对A 为一级,对B 为零级； (2) 对A、B 均为一级； (3) 对A、B 均为零级。(答案56 %；60%；50%。)

9.在水溶液中，2-硝基丙烷与碱作用为二级反应，其速率系数与温度关系为

已知两个反应物初始浓度均为800X 10-3mol·dm-3,试求在15 min 内使2-硝基丙 烷转化率达70%的反应温度。(答案298.1K)

10.某有机化合物A 在酸的催化下发生水解反应，323 K 时，在PH=5的溶液中进行时，其半衰期为69.3 min，在pH = 4 的溶液中进行时，其半衰期为6.93 min。已知在两个pH值的各自条件下，t1/2均与A的初浓度无关，设反应的速率方程为

。

试计算： (1)α，β 的值； (2) 在323 K 时的反应速率系数k； (3) 323 K 时，在pH = 3 的水溶液中，A 水解80%所需的时间是多少？(答案1； 1000dm3 mol-1 min-1；1.61min)

5

11.

由恒稳态处理法导得反应速率方程为

(答案168KJ mol； 168KJ mol)

12.当有碘存在作为催化剂时，氯苯与氯在二硫化碳溶液中发生平行反应如下：

-1-1

当温度和碘的浓度一定， C6H5Cl和HCl在CS2 溶液中的初始浓度均为0.5mol.dm时，30 min 后有15%的C6 H5Cl 转变为邻二氯苯，25%转变为对二氯苯，试计算两反应(二级反应)的速率系数k1 和k2 。(答案0.0166dm3 mol-1 min-1；0.0278 dm3 mol-1 min-1)

13.蔗糖在稀溶液中，按照下式水解：

-3

当温度与酸的浓度一定时，反应速率与蔗糖的浓度成正比。今有一溶液1dm，溶液中含有0.300 mol C12H22O11及0.1 mol HCl，在48℃时，20min 内有32%的蔗糖水解。(1) 计算反应速率系数； (2) 计算反应开始时（t = 0）及20 min 时的反应速率； (3) 问40 min 后有多少蔗糖 水解； (4) 若60%的蔗糖发生水解，需多少时间？ (5) 反应40 min 要得到6 kg 葡萄糖，试求反应器的有效容积。(答案0.0193 dm3 mol-1 min-1;5.80×10-3 mol dm-3 min-1; 3.94×10-3 mol

3

dm-3 min-1;54%;47min; 206dm)

14. 射性同位素的蜕变速率符合一级反应的规律(蜕变速率与放射性同位素的数量成正比)。

210

3

Po 经α 蜕变生成稳定的206Pb：

6

实验测得14d 后放射性降低了6.85%，试求210Po 的蜕变速率系数和半衰期，并计算它蜕变掉90%时所需要的时间。(答案t=454d)

第十章 化学动力学基础（一）参考答案

一、选择题 1. A； 2. C； 3. C 4. C； 5. D； 6. D； 7. C； 8.C； 9.D； 10.C； 13.B； 14.B； 15.B； 16.B； 17.B； 18.A； 19.B；二、 填空题

1.[答] 总包反应对 O2 是一 级 对 NO 是 二 级 2. [答] 催化剂 在决速步后 3. [答] 143 d 4.[答] k(cat)/k0 =exp{[-E(cat)-E]/RT}=10

13

5.[答] k =0.1318 a-1 5.4 mg

6.[答] 0.75×10-4

, 1.50×10-4

, 3.00×10-4

7.[答] 级数为1, t ＝ln2／k＝1.87×104 s 8.[答] t1/2 =0.693/k =2310 s 9.[答] 一级 10.[答] 0.75×10-2

, 2.25×10-2

, 1.50×10-2

. 11.[答] 63.1 kJ·mol-1 ln(k2/k1) =ln(50/5)=(Ea/8.314)(1/275-1/300) 12.[答] 小, 大。 13.[答] 1 13.[答] 加和, 快。

三 证明题

1.证：应用稳态近似法

7

11.B； 12.A；

2.证明：设两反应均为n级反应，且指前因子相同，则反应速率方程为

上式对T求导数

3.证：n级反应的积分公式

半衰期：

证毕。

4.证：（1）对于稀溶液，离子的摩尔电导率近似等于

完全水解产生的电解质

，反应进行到t，生成

（2）由于是一级反应

的浓度等于

的浓度为

的初始浓度。

，

5.

8

6.

9

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