发布时间 : 星期三 文章物理化学 林树坤 第8章 化学动力学 习题答案更新完毕开始阅读aaa7e2d1bfd5b9f3f90f76c66137ee06eef94edf
12. 氯化醇和碳酸氢钠反应制取乙二醇： CH2OHCH2Cl (A)+ NaHCO3 (B)
CH2OHCH2OH + NaCl + CO2
已知该反应的微分速率方程为：?dcA?kcAcB，且测得在355K时反应的速率常数dtk?5.20mol?1gLgh?1。试计算在355 K时：
(1) 如果溶液中氯乙醇、碳酸氢钠的初始浓度相同， cA,0?cB,0?1.2molgL ，氯乙醇转化95%需要多少时间？
(2) 在同样初始浓度的条件下， 氯乙醇转化率达到99.75%需要多少时间？
(3) 若溶液中氯乙醇和碳酸氢钠的开始浓度分别为cA,0?1.2molgL，cB,0?1.5molgL，氯乙醇转化99.75%需要多少时间？
解： （1） 由速率方程知反应为二级反应， 且两反应物开始浓度相同， 则
-1-1-1t1?1kcA(1?1cA,0)?111[?]?3.04h 5.20(1?95%)?1.201.20(1（2） 同理 t2?1kcA?1cA,0)?111[?]?63.9h 5.20(1?99.75%)?1.201.20（3）因为两反应物开始浓度不同， 则
t3?1k(cA,0?cB,0)ln cB,0cAcA,0cB1ln1.50?(1?99.75%)?1.20
1.20?(1.50?1.20?99.75%)?5.20mol?1gLgh?1?(1.20?1.50)?2.82h
13. 已知HCl(g)在1.013×10Pa和298K时的生产热为─92.3KJ·mol，生产反应的活化能为113KJ·mol，试计算其逆反应的活化能。 解：反应热与活化能之间的关系为： 即：
，
-1
5-1
=113─(─92.3)=205.3 (KJ·mol)
14. 某一级反应在340K时完成20%需时3.20min，而在300K时同样完成20%需时12.6min，试计算该反应的实验活化能。
解：由于初始浓度和反应程度都相同，所以可直接运用公式k1t1?k2t2，即根据Arrhenius经验公式：lnk2Ea?11????? 得 ?k1R?T1T2??-1
k2t1? k1t2?T1T2?k2?T1T2?t1??Ea?R?ln?R?T?T?k?T?T??lnt 1?11?2?2?2?340?300?3.20?8.314???ln ?300?340?12.6
?29.06kJ?mol?1
15. 有双分子反应CO(g)?NO2(g)?CO2(g)?NO(g)，已知在540～727K时之间发生定容反应，其速率常数k的表示为k/( mol·dm·s)=1.2×10exp(─132kJ·mol/RT) 若在600K时，CO(g)和NO2(g)的初始压力分别为667和933Pa，试计算： （1）该反应在600K时的kp值。
（2）反应进行10h以后，NO的分压为若干。 解：（1）
kcRT?132000kp?1.2?1010exp()(mol??1dm3?s?1)
8.314?600?8.314J?K?1?mol?1l?600K?7.748?10?9Pa?1?s?1kp?kc(RT)1?n?-1
3
-1
10
-1
??0pB(p0?p)1ln0A?kpt （2）运用公式 000pA?pBpA(pB?p)1933?667?p? ln?667?933?Pa667?933?p??7.748?10?9Pa?1?s?1?10h?3600s?h?1解得 p=141.5Pa
16. 已知组成蛋的卵白蛋白的热变作用为一级反应，其活化能约为85kJ·mol，在与海平面相同高度处的沸水中“煮熟”一个蛋需要10min。试求在海拔2213m高的山顶上的沸水中“煮熟”一个蛋需要多长时间。假设空气的体积组成为80%N2和20%O2，空气按高度分布服
?Mgh/Rt从分布公式p?p0e，气体从海平面到山顶都保持293.2K。水的正常汽化热为
-1
2.278kJ·g。
pMgh28.8?10?3?9.8?2213解：先求2213m高出的压力p ，ln??????0.2562
p0RT8.314?293.2-1
式中28.8×10㎏·mol为空气的平均摩尔质量。由于压力不同所引起的沸点不同
ln-3-1
?vapHm?1p1?2278?18?11??? ???， ─0.2562=??8.314?373.2T?p0R?373.2T?解得 T=366.1K，由于温度不同而引起的速率常数不同 lnkE?11?85000?11????a?????????0.5313 ?8.314k0R?TT373.2366.1???0?
kt0k10??0.5879， t??0.5879， ?17min k0tk00.587917. 硝基异丙烷在水溶液中与碱的中和反应是二级反应，其速率常数可用下式表示： lnk??7284.4?27.383 T/K时间以min为单位，活度用mol?dm?3表示。 （1）计算反应的活化能，及指前因子
（2）在283K时，若硝基异丙烷与碱的浓度均为0.008mol?dm?3，求反应的半衰期。 解：（1）已知k?Aexp??对照已知公式
??Ea?RT??? ?Ea?7284.4 REa?7284.4?8.314?60.56kJ?mol?1
lnA?27.383，A?7.80?1011(mol?dm?3)?1?min?1
（2） lnk??7284.4?27.383?1.643 T/K
k?5.17(mol?dm?3)?1?min?1
t1/2?11??24.18min k2a5.17?0.008
附加. 已知HCl(g)在1.013×10Pa和298K时的生产热为─92.3KJ·mol，生产反应的活化能为113KJ·mol，试计算其逆反应的活化能。 解：反应热与活化能之间的关系为： 即：
=113─(─92.3) =205.3(KJ·mol)
-1
-1
5
-1
垐1垎18. 已知某气相反应A噲垐B+C，在25℃时的k1和k-1分别为0.2sk?1k-1
和
3.938×10Pa·s，在35℃时正逆反应的速率常数k1和k-1均增加为原来的 2倍。求： （1）25℃时的平衡常数KC； （2）正逆反应的活化能； （3）反应的热效应Q。 解：
-1（1）Kc?k1?0.2s?5.066?104Pa ?5k?13.948?10-3-1-1
（2）lnk2E?11?E?53(kJ?mol?1)；E?53kJ?mol?1，1 ?????1??k1R?T1T2?（3）Q?E1?E?1?0
??2N2(g)?O2(g)，从实验测出不同温度时各19. N2O(g)的热分解反应为2N2O(g)?个起始压力与半衰期值如下：
反应温度T/K 初始压力p0/kPa 半衰期t1/2/s k