动力学例题
10.连串反应的速率由其中最慢的一步决定,应此速率控制步骤 的级数就是总反应的速率系数。( )
选择题 选择正确答案的编号,填在各题后的括号内:
1.对元反应A+2BC,若将其反应速率方程写为下列形式,
kA、kB、kC间的关系应为:( )
dcA k A cA cB ; dcB k BcA cB ; dt dt
2 已知气相反应 2A + B 2Y的速率方程为
dp A kp A pB 。 dt
将气体A和B按物质的量比2:1引入一抽空的反应器中,反应温 度保持400 K。反应经10min后测得系统压力为84 kPa,经很长时 间反应完了后系统压力为63 kPa。试求: (1)气体A的初始压力pA,0及反应经10 min后A的分压力pA; (2)反应速率系(常)数kA; (3)气体A的半衰期。
1 1 kt pB pB,0
'
2A(g) + B(g) t=0 t=t1 2pB,0 pB,0 2pB pB 0
C(g) + D(s)
pB,0-pB
p(总)=pB,0+2pB pB=p(总)-pB,0/2
t=0时 p(总,0)=3pB,0=3 kPa 则 pB,0=1 kPa t1=50s时 pB,1=p(总,1)-pB,0 / 2=0.5 kPa
A pA 2 B pB 1
dpA pA kA 2 k A pA ( ) pA dt 2 2 2 1 1 min kA ( ) =1.59×103 kPa1· 1 t pA pA , 0
(3)
t1/ 2
1 kA ( ) pA, 0 2
20min
3 反应 2A + B Y由试验测的为二级反应,其反应速率 方程为:
解:根据k的量纲可知该分解反应为一级反应。设反应温 度为T,根据一级反应的速率公式: k(T)=ln(c0/c)/t = – ln0.20/1200=1.34×10-3 s-1 = A exp( – Ea /RT ) Arrhenius公式的对数形式:lnk = lnA – Ea /RT lnk(650K)=lnA – Ea /(R×650)=ln(2.14×10-4)= – 8.450 lnk(T)=lnA – Ea /RT=ln(1.34×10-3) = – 6.615 两式相减解得:T=679K
1 在定温300K的密闭容器中,发生如下气相反应:A(g )+B(g)Y(g)测知其速率方程为
dp A kp A pB dt 假定反应开始只有A(g)和B(g)(初始体积比为1:1
),初始总压力为200 kPa,设反应进行到10 min时,测 得总压力为150 kPa,则该反应在300 K时的反应速率系( 常)数为多少?再过10 min时容器内总压力为多少?
dpA k ( pt pA , 0 ) 2 代入速率微分方程,得 dt 1 1 kt 积分上式,得 pt pA,0 pt ,0 pA,0
1 1 kt 已知pt,0=200kPa,pA,0=100kPa,即 pt 100kPa 100kPa
代入t=10min时,pt=150kPa,得 k=0.001kPa1· 1 min 当 t=20min时,可得 pt =133kPa
今将摩尔比为2∶1的A,B混合气体通入400 K的定温密闭 容器中,系统初始压力为3 kPa,经50s后容器内压力为2 kPa,问经150s后容器中pB为若干?
解:nA,0/ nB,0 = vA/ vB= 2/1;则 nA / nB=pA / pB = 2 -dpB / dt = kpA1.5pB0.5 = k(2pB)1.5pB0.5 = 21.5kpB2 = k’pB2
1 2
6.有两个都是一级的平行反应 下列哪个关系式是错误的? (A) k总=k1+k2 (B) E总=E1+E2 (C)
k1 A k2
Y
Z
t1 / 2 ln 2 。 k1 k 2
k1 cY (D) k 2 cZ
7. 光气热分解的总反应为COCl2 CO + Cl2 ,该反应分为三步 完成: (i)COCl2 (iii)Cl3 总反应速率方程 2Cl+CO 快速可逆 慢 快速可逆 ,则此总反应为( ) (ii)Cl+COCl2 CO + Cl2 Cl2+Cl
dcA 成 dt
3.答:
。
dcA 2 k A cA c B dt
;(ii) ;
4.链反应的一般步骤是(i) (iii) 。 4.答:链的引发 链的传递 链的终止
5.反应AY+Z中,反应物A初始浓度cA,0=1moldm-3,初始速 率A,0=0.01moldm-3s-1,假定该反应为二级,则其速度系数kA 为 ,半衰期t1/2为 。
1 k A k B ,则 2
又
xA t kBcA,0 (1 xA )
0.900 113s 3 1 1 3 0.400dm · mol · 0.200mol dm (1 0.900) s ·
4 反应2A(g)+B(g) Y(g)+Z(s)的速率方程为:
dpB 0 kp 1.5 pB.5 。 A dt
1 1 k 50s 1kPa1 pB,1 pB,0
'
k’ =0.02 kPa1·1 s
B, 2 pB,0
' 1
pB,2=0.25 kPa
5 已知反应2HI
I2 + H2,在508℃下,HI的初
始压力为101325 Pa时,半衰期为135 min;而当HI的初始 压力为101325 Pa时,半衰期为135 min。试证明该反应为 二级,并求出反应速率系(常)数(以dm3· 1·1及以 mol s Pa1·1表示)。 s
dcC kC cA cB dt
;则
(A)kA = kB = kC (B) kA =2 kB = kC (C) kA =1/2 kB = kC
2.某反应,AY,其速率系数kA=6.93min-1,则该反应物A 的浓度从1.0moldm-3变到0.5 moldm-3所需时间是( )
(A)0.2min
5.答:kA=0.01 mol-1dm3s-1
t1/2=100 s
为
6.某反应的速率系数k=4.6210-2min-1,则反应的半衰期 。 6.答:t1/2=15min
7.反应活化能Ea=250kJmol-1,反应温度从300K升高到310K时, 速率系数k增加 倍。 7.答:k(310K)/k(300K)=25.36 8.反应AY+Z中,反应物A初始浓度cA,0=1moldm-3,初 始速率A,0=0.01moldm-3s-1,假定该反应为二级,则其速度常 数kA为 ,半衰期t1/2为 。 8.答:kA=0.01 mol-1dm3s-1 t1/2=100 s
解:
A(g) + B(g ) Y(g)
t=0:
t=t:
pA,0
pA
pB,0
pB
0
pA,0- pA
则时间t时的总压力为 pt = pA+ pB+ pA,0 - pA= pB+ pA,0
因为 pA,0= pB,0 符合化学计量系数比,所以 pA= pB
则
故
pt = pA + pA,0
pA= pB= pt -pA,0
是非题
下列各题的叙述是否正确?正确的在题后括号内画“”, 错误的画“” 1.反应速率系数kA与反应物A的浓度有关。 ( ) 2.反应级数不可能为负值。 ( ) 3.一级反应肯定是单分子反应。( )
4.对二级反应来说,反应物转化同一百分数时,若反应物的 初始浓度愈低,则所需时间愈短。 ( )
5. 质量作用定律仅能用于元反应。(
解:(1)
2A
+
B
2Y
t=0
t=t
pA,0
pA
pA,0/2
0
pA,0- pA
[pA,0/2-(pA,0-pA)/2]
p(总)=pA,0+pA/2
pA=2[p(总)-pA,0]
t=,pA=0, p(总,)= pA,0=63kPa
t=10min
(2)
pA=2×(84-63)kPa=42kPa
pA,0 pB,0
)
6.对同一反应,活化能一定,则反应的起始温度愈低,反应 的速率系数对温度的变化愈敏感。 ( ) 7.Arrhenius活化能的定义是
Ea
def
d lnk () RT dT
2
8.对于元反应,反应速率系数总随温度的升高而增大。( )
9.若反应AY,对A为零级,则A的半衰期 t1 / 2
cA , 0 。( ) 2k A
(B)0.1min
(C)1min。
3. 某反应,AY,如果反应物A的浓度减少一半,它的半衰 期也缩短一半,则该反应的级数为( )
(A)零级
(B)一级
(C)二级
4.元反应:H+Cl2HCl+Cl的反应分子数是( )
(A)单分子反应 (B)双分子反应 (C)四分子反应
k 5.某反应速率系数与各元反应速率系数的关系为 k k 2 1 , 2k 4 则该反应的表观活化能与各元反应活化能的关系是( ) 1 1 (A) Ea E2 E1 - E4 (B) Ea E2 ( E1 - E4 ) 2 2 (C)Ea=E2+(E1-2E4)1/2
dcA 1 1 2 2 k A cA c B k A cA cA k A c A k A cA dt 2 2
分离变量积分,得
或
1 1 1 1 1 1 t k A cA cA ,0 1 k cA cA,0 A 2 xA t 1 kA cA,0 (1 xA ) 2