第3章-習(xí)題及思考題答案

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁習(xí)題一:挑選題下列講述中準(zhǔn)確的是(B)§3.7A溶液中的反應(yīng)一定比氣相中的反應(yīng)速率大B反應(yīng)活化能越小，反應(yīng)速率越大C增大系統(tǒng)壓力，反應(yīng)速率一定增大D參加催化劑，使正反應(yīng)活化能與逆反應(yīng)活化能減少相同倍數(shù)升高同樣溫度,普通化學(xué)反應(yīng)速率增大倍數(shù)較多的是(C）§3.5A吸熱反應(yīng)B放熱反應(yīng)CEa較大的反應(yīng)DEa較小的反應(yīng)已知2NO(g)+Br2=2NOBr反應(yīng)為基元反應(yīng)，在一定的溫度下，當(dāng)總體積擴大一倍時，正反應(yīng)為本來的（D）§3.3A4倍B2倍C8倍D倍一級反應(yīng)的半衰期與反應(yīng)物初始濃度的關(guān)系是(A)§3.4A無關(guān)B成正比C成反比D平方根成正比已知2A+B=C的速率方程為r=k[C(A)]2[C(B)],該反應(yīng)一定是（A）§3.3A三級反應(yīng)B復(fù)雜反應(yīng)C基元反應(yīng)D不能判斷某基元反應(yīng)A+B=C的Ea(正)= 600kJ/mol,Ea(逆)=150kJ/mol,則該反應(yīng)的熱效應(yīng)ΔrHmθ為(A)§3.5A450kJ/molB-450kJ/molC750kJ/molD375kJ/mol對于所有的零級反應(yīng)，下列講述中準(zhǔn)確的是（B)§3.4A活化能很低B反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度無關(guān)C反應(yīng)速率常數(shù)為零D反應(yīng)速率與時光無關(guān)一定條件下某一反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為38%，當(dāng)有催化劑時，反應(yīng)條件與前相同，達到平衡時反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為（C）§3.7A大于38%B小于38%C等于38%D無法判斷二計算題某反應(yīng)A+2B2P,試分離用各種物質(zhì)的濃度隨時光的變化率表示反應(yīng)速率§3.1解:r=按照質(zhì)量作用定律,寫出下列基元反應(yīng)的速率方程§3.3A+B2P(2)2A+B2P(3)A+2B2P+2S解:（1）r==k·CA·CB(2)r==k·CA2·CB(3)r==k·CA·CB2按如實驗,在一定溫度范圍內(nèi)NO和Cl2反應(yīng)是基元反應(yīng),反應(yīng)式如下:2NO+Cl22NOCl寫出質(zhì)量作用定律的數(shù)學(xué)表達式，反應(yīng)級數(shù)是多少？其他條件不變，將容積增強一倍,反應(yīng)速率變化多少?容積體積不變,將NO濃度增強2倍,反應(yīng)速率變化多少?§3.3解(1)r==k·C(NO)2·C(Cl2)反應(yīng)對NO是二級，對Cl2是一級,反應(yīng)總級數(shù)是3.將容積增強一倍:r’=k2=kC(NO)2C(Cl2)=r將NO濃度增強2倍：r’’=k[3C(NO)]2C(Cl2)=9kC(NO)2C(Cl2)=9r某人工發(fā)射性元素放出α粒子，半衰期為15min，試計算該試樣蛻變（轉(zhuǎn)化率）為80%時需要多少時光?！?.4解：α衰變方程式：Y+為一級反應(yīng)故k=-1)由一級反應(yīng)積分式得轉(zhuǎn)化率為80%時5.某一級反應(yīng),若反應(yīng)物濃度從1.0mol·dm-3降到0.20mol·dm-3需30min,問反應(yīng)物濃度從0.2mol·dm-3降到0.04mol·dm-3需要多少分鐘？求該反應(yīng)速率常數(shù)k.§3.4解：一級反應(yīng)常數(shù)k=-1)則反應(yīng)物從0.2mol·dm-3降到0.04mol·dm-3需時：t’=在一級反應(yīng)中,消耗99.9%反應(yīng)物所需時光是消耗50%反應(yīng)物所需時光的多少倍?§3.4解:消耗50%反應(yīng)物所需時光消耗99.9%反應(yīng)物所需時光在1dm3溶液中含等物質(zhì)的量的A和B,60min時A反應(yīng)了75%，問反應(yīng)到120min時，A還剩余多少沒有作用？設(shè)反應(yīng)：（1）對A為一級反應(yīng)，對B為零級；（2）對A為一級反應(yīng)，對B為一級；（3）對A,B均為零級?！?.4解：（1）對A為一級反應(yīng)，對B為零級，則故則A還剩余1-X2=0.0625=6.25%.（2）對A為一級反應(yīng)，對B為一級且起始濃度相等:r=-積分式：1c則t1t2A還剩余1-x（3）對于A、B均為零級反應(yīng)，速率與反應(yīng)物濃度無關(guān)。c0.25k=所有反應(yīng)完所需時光：t因此120min時，A已消耗完畢。8.反應(yīng)2NOCl→2NO+Cl2在200t/s0200300500C(NOCl)/(mol·dm-3)0.020.01590.01440.0121反應(yīng)開始時惟獨NOCl，并認(rèn)為反應(yīng)能舉行究竟，求反應(yīng)級數(shù)和速率常數(shù)?！?.4解：用嘗試法計算出不同時刻零級反應(yīng)、一級反應(yīng)和二級反應(yīng)速率常數(shù)：t/sKkk2002.05×10-5mol·dm-3·s-11.15×10-3s-16.45×10-2mol-1·dm3·s-13001.87×10-5mol·dm-3·s-11.10×10-3s-16.48×10-2mol-1·dm3·s-15001.58×10-5mol·dm-3·s-11.00×10-3s-16.53×10-2mol-1·dm3·s-1200~300時光段1.50×10-5mol·dm-3·s-19.91×10-4s-16.55×10-2mol-1·dm3·s-1300~500時光段1.15×10-5mol·dm-3·s-18.70×10-4s-16.60×10-2mol-1·dm3·s-1惟獨二級反應(yīng)速率公式計算所得速率常數(shù)一致，故該反應(yīng)為二級反應(yīng)反應(yīng)速率常數(shù)k=6.45+6.48+6.53本題也可用CA-t,lncAc0-t,1cA-t作圖所得曲線判斷，所得為直線的是1c-t曲線，斜率為0.0653，故為二級反應(yīng)，速率常數(shù)為9.某一級反應(yīng)在340K時達到20％的轉(zhuǎn)化率需時3.2min,而在300K時達到同樣轉(zhuǎn)化率用時12.61min，試預(yù)計該反應(yīng)活化能?！?.5解：由一級反應(yīng)積分式ln1得：340K時k1=13.2ln11-0.10=6.97×10300K時k2=112.61ln11-0.20=1.77×由阿侖尼烏斯公式k=Ae-EaRT得lnk1故ln6.97×10-21.77×10-2=-Ea8.314(1300-1340)得Ea=2.9110.65℃時N2O5氣相分解速率常數(shù)為0.292min-1,活化能為103.3kJ·mol-1,求80℃時的速率反應(yīng)常數(shù)K和半衰期t12解：按照阿侖尼烏斯方程lnk2k1=lnk20.292得k2=1.39min由速率常數(shù)量綱可知，該反應(yīng)為一級反應(yīng)故t12=11．300K時，下列反應(yīng)H2O2（aq）→H2O（l）+12O2（g）的活化能為75.3kJ?mol-1。若用I-催化，活化能降低為56.5kJ?解：由阿侖尼烏斯方程k=Ae得：k（I-）k=k（酶）k=Ae-12．反應(yīng)2HI→H2+I2在無催化劑存在時，其活化能Ea（非催化）=184.1kJ?mol-1，在以Au作催化劑時，反應(yīng)的活化能Ea（催化）=104.6kJ?mol-1。若反應(yīng)在503K時舉行，倘若指前因子A（非催化）解：由阿侖尼烏斯方程k=Ae-k(催化)k（非催化）思量題1．對于等容反應(yīng)0=BνBB，如何用物質(zhì)B的濃度表示反應(yīng)速率？答：對于等容反應(yīng)r=1ν2．區(qū)別以下概念：（1）反應(yīng)速率與反應(yīng)速率常數(shù)；§3.3答：反應(yīng)速率是指一定條件下，反應(yīng)物改變?yōu)楫a(chǎn)物的快慢，即參加反應(yīng)的各物質(zhì)的數(shù)量隨時光的變化率。反應(yīng)速率常數(shù)是針對反應(yīng)物濃度與反應(yīng)速率間定量關(guān)系式（速率方程）的一個參數(shù)，對于反應(yīng)aA+bB→gG+hH，速率方程為r=kcAa（２）基元反應(yīng)與非基元反應(yīng)；§3.2答：由反應(yīng)物分子（或離子、原子以及自由基等）直接互相作用而生成產(chǎn)物的反應(yīng)，稱為基元反應(yīng)。非基元反應(yīng)是由兩個或兩個以上基元反應(yīng)構(gòu)成的總反應(yīng)。（３）反應(yīng)分子數(shù)與反應(yīng)級數(shù)；§3.3答：對于速率方程r=kcAαcBβ，將α稱為物質(zhì)Ａ的反應(yīng)級數(shù)，β對于基元反應(yīng)，反應(yīng)級數(shù)與反應(yīng)分子數(shù)普通是一致的，但反應(yīng)分子數(shù)只能是非零正整數(shù)。（４）活化分子與活化能；§3.5答：在基元反應(yīng)中，并不是反應(yīng)物分子間任何一次直接互相作用都能發(fā)生反應(yīng)，惟獨少數(shù)能量較高的分子直接互相作用才干發(fā)生反應(yīng)。這些能量較高的分子稱為活化分子。分子間發(fā)生反應(yīng)時普通分子變?yōu)槟軌虬l(fā)生反應(yīng)的活化分子所需的能量為活化能。 3.符合質(zhì)量作用定律的反應(yīng)一定是基元反應(yīng)嗎？容易級數(shù)反應(yīng)是容易反應(yīng)嗎？答：符合質(zhì)量作用定律的反應(yīng)不一定的基元反應(yīng)，它有可能是包含多個基元反應(yīng)的復(fù)合反應(yīng)，只是在速率方程形式上符合質(zhì)量作用定律。容易級數(shù)反應(yīng)：凡是反應(yīng)速率只與反應(yīng)物濃度有關(guān)，且反應(yīng)級數(shù)無論α、β都只是零或正整數(shù)的反應(yīng)。容易反應(yīng)：總反應(yīng)由一種基元反應(yīng)構(gòu)成。所以，容易反應(yīng)是容易級數(shù)反應(yīng)，但反過來不成立。§3.34.零級、一級、二級等濃度反應(yīng)各自有何動力學(xué)特征？§3.4見課本P78，表3-15.決定反應(yīng)級數(shù)有哪幾種處理主意？有何優(yōu)點、缺點？§3.4答：一）微分主意：按照速率方程微分式來決定反應(yīng)級數(shù)。優(yōu)點：既適于整數(shù)級反應(yīng)，也適用于分?jǐn)?shù)級反應(yīng)。缺點：實驗要求測試參數(shù)多，工作量大。二）積分法：按照速率方程積分式來決定反應(yīng)級數(shù)，包含嘗試法和作圖法。（1）嘗試法：將不同時光測出反應(yīng)濃度代入各反應(yīng)級數(shù)積分式中，倘若算出不同時光速率常數(shù)近似相等，則該式的級數(shù)為反應(yīng)級數(shù)。（2）作圖法：按照各種積分式線性關(guān)系作圖，若有一種圖成直線，則圖所代表的級數(shù)，就是該反應(yīng)級數(shù)。優(yōu)點：只要一次實驗數(shù)據(jù)就能用嘗試法或作圖法決定反應(yīng)級數(shù)。缺點：不夠靈巧，只能運用于容易級數(shù)反應(yīng)。三）初始速率法決定反應(yīng)級數(shù)在一定條件下，反應(yīng)開始的瞬時速率為初始速率。因為反應(yīng)剛剛開始，逆反應(yīng)和其它反應(yīng)的干擾小，能較真切的反應(yīng)出反應(yīng)物濃度對反應(yīng)速率的影響。初始速率法是由反應(yīng)物初始濃度的變化決定反應(yīng)速率、反應(yīng)級數(shù)和速率方程式的主意。詳細(xì)操作是：將反應(yīng)物按不同組成配制成一系列混合物。先只改變一種反應(yīng)物A的濃度，保持其他反應(yīng)物濃度不改變。在某一溫度下反應(yīng)開始，獲得CA-t圖,決定t=0時的瞬時速率。若能獲得至少兩個不同CA條件下的瞬時速率，按照兩個CA比及兩個r比值的關(guān)系，即可決定反應(yīng)物A的反應(yīng)級數(shù)α。同樣的主意，可以決定其他反應(yīng)物的反應(yīng)級數(shù)。6.試按照零級、一級、二級等濃度反應(yīng)的半衰期與起始濃度的關(guān)系，預(yù)測n級等濃度反應(yīng)半衰期與起始濃度關(guān)系?！?.4解：對于n級等濃度反應(yīng)：-(dCA)/dt=knCAn積分上式，得：knt=(1/(CAn-1)-1/(C0n-1))×1/(n-1)（n≠1）計算半衰期，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率為1/2，即CA=1/2C0T1?2=(2n-1-1)/(（n-1）knC0n-1)（n≠1）7.溫度是如何影響反應(yīng)速率的？反應(yīng)速率與活化能有何關(guān)系？§3.5答：改變溫度可以改變反應(yīng)速率常數(shù)k，進而改變反應(yīng)速率。溫度對反應(yīng)速率常數(shù)的影響遵循阿倫尼烏斯公式，即：k=AeEa/RT活化能越高，活化分子數(shù)越少，反應(yīng)速率越慢。活化能小于40kJ·mol-1反應(yīng)，其反應(yīng)速率異常大，反應(yīng)可眨眼完成；活化能大于400kJ·mol-1的反應(yīng)，其反應(yīng)速率異常小。8.簡述容易碰撞理論和過渡狀態(tài)理論要點?！?.6答：容易碰撞理論：（1）碰撞分子看作無結(jié)構(gòu)的剛性球體，反應(yīng)物分子必須發(fā)生有效碰撞才干發(fā)生反應(yīng)。（2）反應(yīng)速率r與單位體積，單位時光內(nèi)分子的碰撞次數(shù)z成正比。過渡態(tài)理論：（1）反應(yīng)物分子變成產(chǎn)物分子要經(jīng)過一個過渡態(tài)，形成一個活化配合物，在活化配合物中，舊鍵未徹低斷裂，新鍵也未徹低形成。（2）活化配合物是一個高能態(tài)的“過渡區(qū)物種”，很不穩(wěn)定，它既能疾馳與本來反應(yīng)建立熱力學(xué)平衡，又能進一步分解為產(chǎn)物，分解為產(chǎn)物一步是慢步驟。