t1 2
265
186
135
104
67
ln pA0 1.995 1.814 1.658 1.526 1.304
ln t1 2 5.580 5.226 4.905 4.644 4.205
ln
t1
对
2
ln
pA0作图，得直线
pA0
1 2
p总
ln t 1/2
5.6 5.4 5.2 5.0 4.8 4.6 4.4 4.2 4.0
第一章习题
1 化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量 方程中的计量系数有何关系? 答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数 与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。
2 何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么? 何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什 么? 答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基 元反应。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指 1 摩尔活化分 子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该 反应的反应分子数。一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。非 基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感 程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度 的敏感程度。
6 气相基元反应 A+2B→2P 在 30℃和常压下的反应速率常数 kc=2.65× 104m6kmol-2s-1。现以气相分压来表示速率方程，即(− rA)=kPpApB2，求 kP=? （假定气体为理想气体）
解
T 273 30 303K
kc 2.65 104 m6kmol2s1
c p RT
解
kt 1 xA cA0 1 xA
(kcA0 )8 min
1 8
0.8 1 0.8
1 2
(kcA0 )18min
1 18
0.9 1 0.9
1 2
假设正确，动力学方程为
dcA dt
kcA2
8 反应 A(g) +B(l)→C(l)气相反应物 A 被 B 的水溶液吸收，吸收后 A 与 B 生成 C。反应动力学方程为：− rA=kcAcB。由于反应物 B 在水中的浓度远大 于 A，在反应过程中可视为不变，而反应物 A 溶解于水的速率极快，以至 于 A 在水中的浓度恒为其饱和溶解度。试求此反应器中液相体积为 5m3 时 C 的生成量。已知 k=1m3kmol-1hr-1，cB0=3kmol·m-3，cA 饱和=0.02 kmol·m-3， 水溶液流量为 10m3hr-1。
A+C↔ D (2)A+2B↔C
B+C↔D C+D→E
(3)2A+2B↔C
A+C↔D 解
rA k1cAcB2 k2cC k3cAcC k4cD (1) rB 2k1cAcB2 2k2cC
rC k1cAcB2 k2cC k3cAcC k4cD rD k3cAcC k4cD rA k1cAcB2 k2cC (2) rB 2k1cAcB2 2k2cC k3cBcC k4cD rC k1cAcB2 k2cC k3cBcC k4cD k5cCcD k6cE rD k3cBcC k4cD k5cCcD k6cE rA 2k1cA2 cB2 2k2cC k3cAcC k4cD (3) rB 2k1cA2 cB2 2k2cC rC k1cA2 cB2 k2cC k3cAcC k4cD rD k3cAcC k4cD
-2.1 -2.0 -1.9 -1.8 -1.7 -1.6 -1.5 -1.4 -1.3 -1.2 lnp
A0
Y=A+B*X
Parameter Value
Error
A
1.60217 0.01399
B
-1.9946 0.00834
斜率 1.9946 1.9946 1 n
n3
三级反应
3
10
考虑反应 A 3P ，其动力学方程为 rA
rA
kccAcB2
kc
pA RT
pB RT
2
rA kp pA pB2
kP
kc (RT
)3
2.65 104 m6kmol2s1 8.314kJ kmol1K1 303K 3
1.655 106 kmol m3s-1kPa-3
1
7 有一反应在间歇反应器中进行，经过 8min 后，反应物转化掉 80％，经过 18min 后，转化掉 90％，求表达此反应的动力学方程式。
p1n A
kpt
t t1 2
pA 0.5 pA0
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
n 1
p1n A0
0.51n
p1n A0
kpt1 2
1 0.51n
kp n 1
p1n A0
t1 2
ln
1 0.51n
kp n 1
1
nln
pA0
ln t1
2
pA0 0.1360 0.1630 0.1905 0.2175 0.2715
1 V
dnA dt
k
nA V
试推导在恒
容下以总压表示的动力学方程。
解
rA kcAcB 由已知条件，cA与cB均为常数
rA 1 0.02 3 0.06kmol m3hr1
反应时间即液相在反应器中的停留时间
5m3 10m3hr 1
0.5hr
C的生成量NC 0.06kmol m3hr1 0.5hr 5m3 0.15kmol
9 反应 2H2 2NO N2 2H2O ，在恒容下用等摩尔 H2，NO 进行实验，测得 以下数据
总压/MPa 0.0272 0.0326 0.0381 0.0435 0.0543
半衰期/s 265
186
135
104
67
求此反应的级数。
2
解
dpA dt
kp pAn
pndpA kpdt
pA pA 0
p n dpA
t1 2 dt
0
p n1 pA A
n 1
kpt
pA0
1
n 1
p1n A0
3
若将反应速率写成
rA
dcA dt
，有什么条件?
答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。
4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器? 答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关 系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。
5 现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。 (1)A+2B↔C