中南大學(xué)物理化學(xué)第七章 作業(yè)解答

3、N2O5的分解反應(yīng)N2O5→2NO2+O2是一級(jí)反應(yīng)，已知某溫度下該反應(yīng)的速率常數(shù)為4.8×10–4s–1。（1）求反應(yīng)的半衰期；（2）若反應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行，反應(yīng)開(kāi)始時(shí)容器中只

充有N2O5，其壓力為66.66kPa，求算反應(yīng)開(kāi)始后10s及10min時(shí)的壓力。解：（1）對(duì)于一級(jí)反應(yīng)有：（2）由題意得：N2O5→2NO2+O2總壓一級(jí)反應(yīng)方程當(dāng)10s時(shí)，當(dāng)10min時(shí)，5、解：（1）由速率常數(shù)單位知反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)，故有：（2）、由題意得：根據(jù)7、解：若是零級(jí)反應(yīng)，則代入各組數(shù)據(jù)得：計(jì)算結(jié)果表明，k0基本為常數(shù)，可見(jiàn)反應(yīng)確為零級(jí)反應(yīng)。t/min6.513.026.552.6∞54.465.183.2103.9124.18、二甲醚氣相分解反應(yīng)為：CH3OCH3（A）=CH4（B）+H2（C）+CO（D）773K時(shí)，將二甲醚充入真空反應(yīng)器內(nèi)，測(cè)量反應(yīng)器內(nèi)壓強(qiáng)的變化，數(shù)據(jù)如下：求反應(yīng)級(jí)數(shù)n。解：CH3OCH3(A)=CH4(B)+H2(C)+CO(D)總壓設(shè)題給的反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，則有：把和代入，則：把題給的各組數(shù)據(jù)代入上式：計(jì)算結(jié)果表明，k1基本為常數(shù)，可見(jiàn)反應(yīng)確為一級(jí)反應(yīng)。在一定的溫度及初始濃度條件下，測(cè)得的分?jǐn)?shù)壽期如下：0.10.0129836720.20.0229818360.10.013081836[Co（NH3）5F2+]0

/mol?dm–3

[H+]0/mol?dm–3

T/K10–2t1/2s–1

10–2t3/4s–1（1）求反應(yīng)級(jí)數(shù)α及β；（2）求算298K和308K時(shí)的速率常數(shù)k；（3）求算活化能。13、反應(yīng)

被酸

催化。若反應(yīng)速率方程為：r=k[Co（NH3）5F2+]α[H+]β解：（1）因?yàn)镠+作為催化劑，在反應(yīng)進(jìn)程中[H+]=常數(shù)，故由表中數(shù)據(jù)可見(jiàn)，反應(yīng)的，這正是一級(jí)反應(yīng)的特征，則又因?yàn)榇?89K時(shí)的兩組數(shù)據(jù)，得（3）（2）17、已知反應(yīng)A（g）=B（g）+C（g）在298K時(shí)，正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)kf和kr分別為0.2s–1和5.0×10–9Pa–1s–1，當(dāng)溫度上升

到310K時(shí)，kf和kr都增加到原來(lái)的兩倍。（1）求算反應(yīng)在298K時(shí)的平衡常數(shù)；（2）求算正、逆反應(yīng)的活化能；（3）如果在298K反應(yīng)開(kāi)始時(shí)只有反應(yīng)物A（g），其壓強(qiáng)為101.325kPa，計(jì)算當(dāng)總壓強(qiáng)增至151.987kPa時(shí)所需時(shí)間。解：（1）反應(yīng)在298K時(shí)的平衡常數(shù)：（2）求算活化能：正反應(yīng)的活化能：逆反應(yīng)的活化能：由已知條件知：即（3）總壓強(qiáng)增至151.987kPa時(shí)所需時(shí)間為21、甲烷的熱分解反應(yīng)由如下的4個(gè)基元反應(yīng)所組成，試推導(dǎo)

總反應(yīng)的速率方程。（1）（2）（3）（4）根據(jù)穩(wěn)態(tài)法得：解：由4個(gè)基元反應(yīng)可得總反應(yīng)為

：反應(yīng)速率可用三種物質(zhì)的濃度變化表示，它們的關(guān)系如下

：由（3）式得：把（4）式代入（2）式整理得：把（3）式整理得：把（5）式代入（6）式整理得：根據(jù)題給第三個(gè)基元反應(yīng)得：或由題給第2個(gè)基元反應(yīng)得：由（5）式和（7）式得：反應(yīng)速率為或由題給4個(gè)基元反應(yīng)得：把（5）式和（7）式代入上式得：反應(yīng)速率為22、N2O5的分解歷程如下：（a）設(shè)NO和NO3是活潑中間物，請(qǐng)用穩(wěn)態(tài)假設(shè)推導(dǎo)出用O2的

生成表示的反應(yīng)速率方程ra（b）設(shè)反應(yīng)（2）是速控步，請(qǐng)用平衡假設(shè)求出反應(yīng)速率方程rb（c）什么情況下，ra=rb？解：（a）用O2的生成表示的反應(yīng)速率方程根據(jù)穩(wěn)態(tài)法得（2）由（3）式得：代入（2）式有整理得：代入（1）有（b）由于反應(yīng)（2）是速控步，故總反應(yīng)速率可表示為由于反應(yīng)（2）是慢反應(yīng)，NO3的消耗速率較慢，因此NO2的濃度