兰州交通大学：《物理化学》课程教学资源（作业习题）第十一章 化学动力学

第十一章化学动力学 1.反应s0,C,g)→S0,(8)+C,g)为一级气相反应，320C时 k=2.2×105g1.问在320°C加热90minS0,C2的分解分数为若干？ 解：根据一级反应速率方程的积分式 6=u(刻a1会-g的 =1-e0(2.2×10-3×5400)=11.20% 答：S0,C的分解分数为1.2% 2.某一级反应A→B的半衰期为10min。求1h后剩余A的分数。 解：同上题， =m()=ew(3600xh2600)=156% C久0 答：还剩余A1.56%。 3.某一级反应，反应进行10min后，反应物反应掉30%。问反应掉50%需多少 时间？ 解：根据一级反应速率方程的积分式 器刽片6-出 2-407 =n=k 2=194m

第十一章 化学动力学 1. 反应 为一级气相反应，320 ºC 时 。 问在 320 ºC 加热 90 min 的分解分数为若干？ 解：根据一级反应速率方程的积分式 答： 的分解分数为 11.2% 2. 某一级反应 的半衰期为 10 min。求 1h 后剩余 A 的分数。 解：同上题， 答：还剩余 A 1.56%。 3． 某一级反应，反应进行 10 min 后，反应物反应掉 30%。问反应掉 50%需多少 时间？ 解：根据一级反应速率方程的积分式

答：反应掉50%需时19.4min. 4.25°C时，酸催化蔗糖转化反应 CnzO1+HOC.HO6+C.HnOs sucrose glucose fructose 的动力学数据如下（蔗糖的初始浓度a为1.0023mol·dm,时刻t的浓度为c) t/min 0 30 6090 130180 (co-c)/mol.dm-3 0 0.10010.19460.27700.37260.4676 使用作图法证明此反应为一级反应。求算速率常数及半衰期：问蔗糖转化95%需 时若干？ 解：数据标为 t/min 0 30 6090130 180 c/mol.dm3 .00230.90220.80770.72530.62970.534 0 -0.1052-0.2159-0.3235-0.4648-0.6283 利用Powell--plot method判断该反应为一级反应

答：反应掉 50%需时 19.4 min。 4． 25 ºC 时，酸催化蔗糖转化反应 的动力学数据如下（蔗糖的初始浓度 c0为 1.0023 mol·dm-3 ,时刻 t 的浓度为 c） 0 30 60 90 130 180 0 0.1001 0.1946 0.2770 0.3726 0.4676 使用作图法证明此反应为一级反应。求算速率常数及半衰期；问蔗糖转化 95%需 时若干？ 解：数据标为 0 30 60 90 130 180 1.0023 0.9022 0.8077 0.7253 0.6297 0.5347 0 -0.1052 -0.2159 -0.3235 -0.4648 -0.6283 利用 Powell-plot method 判断该反应为一级反应

0.1 1nee=-353x03t 02 06 0700的 6080 =-3.53×103: 拟合公式气(c) :k=3.53×103min1 5n-h2=196.4m 蔗糖转化95需时=甲0-0对)- 351×10=848,7m h0.05) 5.N-氧代乙酰苯胺，耳，NC)C0CH,(A)异构化为乙对氧苯胺 CC,耳，NHCOCH,,B)为一级反应。反应进程由加KI溶液，并用标准硫代硫酸 钠溶液滴定游离碘来测定。KI只与A反应。数据如下： t/h 0123468 7Nas20,ag)/cm349.335.625.7518.514.07.34.6 计算速率常数，以s表示之.c,o-）=0.1m0l,d血

拟合公式 蔗糖转化 95%需时 5. N -氯代乙酰苯胺 异构化为乙酰对氯苯胺 为一级反应。反应进程由加 KI 溶液，并用标准硫代硫酸 钠溶液滴定游离碘来测定。KI 只与 A 反应。数据如下： 0 1 2 3 4 6 8 49.3 35.6 25.75 18.5 14.0 7.3 4.6 计算速率常数，以 表示之。

解：反应方程如下 +电0+2K +KCI+KOH+ 2203+2→20+2I 根据反应式，W-氯代乙酰苯胺的物质的量应为所消耗硫代硫酸钠的物质的量的 二分之一， t/h 01 23468 4.930 103×nk/mo1 3.5602.5751.8501.4000.7300.460 h(a/mo）0 -0.3256-0.6495-0.98021.2589-1.9100-2.3719 作图血(amo)-t

解：反应方程如下 根据反应式，N -氯代乙酰苯胺的物质的量应为所消耗硫代硫酸钠的物质的量的 二分之一， 0 1 2 3 4 6 8 4.930 3.560 2.575 1.850 1.400 0.730 0.460 0 -0.3256 -0.6495 -0.9802 -1.2589 -1.9100 -2.3719 作图

n(n10)=8.6x105t -2.5 05 15 2 25 ×10 k=8.56x10-5g1 6.对于一级反应，使证明转化率达到87.5%所需时间为转化率达到50%所需时 间的3倍。对于二级反应又应为多少？ =0-c4=1-A 解：转化率c定义为 k。,对于一级反应， a=1-4=1-w(树→t=-2ht- 三.h0-a_h0-087时-3 4h1-a)h1-0.5) 对于二级反应， 非总 冬-7

。 6．对于一级反应，使证明转化率达到 87.5%所需时间为转化率达到 50%所需时 间的 3 倍。对于二级反应又应为多少？ 解：转化率 定义为 ，对于一级反应， 对于二级反应

7，偶氮甲烷分解反应 CH:NNCH;(g)-CH.(g)+N(g) 为一级反应.287C时一密闭容器中CH,NNCH,(g)初始压力为21.332 kPa,100s后总压为2.732kPa,求女及4n. 解：设在t时刻CH,nNCH,(g)的分压为p, CH,NNCH,(g)C,H(g)+N,(g) 20 0 0 Po-p Po-p 1000s后2，-p=22732→p=2×21,32-2732=19,932ka,对密闭容器中 的气相反应，可以用分压表示组成： =e(→k=-h2 1 (19.932 =6.79×105s1 Po 1002132 n-2=102×10g 8.硝基乙酸在酸性溶液中的分解反应 (NO )CH,COOHCH,NO,+CO (g) 为一级反应。25°C,10L.3kPa下，于不同时间测定放出的C0(g的体积如下 t/min 2.28 3.92 5.92 8.42 11.92 17.47 4.09 8.05 12.02 16.01 20.02 24.02 28.94 反应不是从=0开始的。求速率常数

7． 偶氮甲烷分解反应 为一级反应。287 ºC 时，一密闭容器中 初始压力为 21.332 kPa，1000 s 后总压为 22.732 kPa，求 。 解：设在 t 时刻 的分压为 p， 1000 s 后 ，对密闭容器中 的气相反应，可以用分压表示组成： 8． 硝基乙酸在酸性溶液中的分解反应 为一级反应。25 ºC，101.3 kPa 下，于不同时间测定放出的 CO2(g)的体积如下 2.28 3.92 5.92 8.42 11.92 17.47  4.09 8.05 12.02 16.01 20.02 24.02 28.94 反应不是从 开始的。求速率常数

解：设放出的C0(g可看作理想气体，硝基乙酸的初始量由t=o时放出的 C0(g算出： m-2-101325x102×2894×10 8.314×298.15 =11830×103mol 在时刻无硝基乙酸的量为”=7，列庆 t/min 2.28 3.925.928.4211.9217.47∞ 103×z/ml 1.0158 0.8530.6910.5280.3640.2011.18 9656130 血(6wh)0.1524 作图血(m0】-t,由于反应不是从=0开始，用公式hm)=-+b拟合 05 tWn)=.0.107t+00824 0.5 1 15 6 得到k=0.107min4

解：设放出的 CO2(g)可看作理想气体，硝基乙酸的初始量由 时放出的 CO2(g)算出： 在时刻 t, 硝基乙酸的量为 ，列表 2.28 3.92 5.92 8.42 11.92 17.47  1.0158 0.853 9 0.691 6 0.528 5 0.364 6 0.201 1 1.18 30 -0.1524 -0.32 60 -0.53 68 -0.80 57 -1.17 70 -1.77 19 1 作图 ，由于反应不是从 开始，用公式 拟合 得到

9.某一级反应A→产物，初始速率为1x103ml,d血1m1,1h后速率为 0.25×103 mol dmmin1。求，5和初始浓度k0。 解：一级反应的速率方程 击=c=w(树一兰=e网北，-】 k=- 1h色）-1h1x103】 -4气%60-0气(0.25×103 =0.0231min寸 如=血2h2 卡大002730am 10.现在的天然轴矿中T:25U=139.0:1,已知2·的蜕变反应的速率常数 为1520×100a1,5U的蜕变反应的速率常数为9.72×100a.问在20亿年 (2×10a)前，T:25U等于多少？(a是时间单位年的符号.) 解：根据速率常数的单位知·和U的蜕变反应为一级反应， 2U_D冲上ka一门 0-岛年a-he0-97小2a 238T订 ,20U235U。=29.96:1 11.某二级反应A+B→C,初始速率为5×102 moldm,s,反应物的初始 浓度挡为0.2 modm1.g1,求k。 解：根据题给条件

9． 某一级反应 ，初始速率为 ，1 h 后速率为 。求 和初始浓度 。 解：一级反应的速率方程 10． 现在的天然铀矿中 。已知 的蜕变反应的速率常数 为 ， 的蜕变反应的速率常数为 。问在 20 亿年 ( )前， 等于多少？(a 是时间单位年的符号。) 解：根据速率常数的单位知 和 的蜕变反应为一级反应， 11． 某二级反应 ，初始速率为 ，反应物的初始 浓度皆为 ，求 。 解：根据题给条件

=告=起9==号-510=125如aag c002 12.781K时，下列反应的速率常数回)=80.2血2m0l-1mm1,求但，). 解：this problem will mislead students. 13.某二级反应A+B→C,两种反应物的初始浓度皆为lmol,cdm3,经10min 后反应掉25%，求k。 解：由于A和B的计量系数和初始浓度相同，因此在反应过程 中CA=CB, 令x=1-caek0,由速率方程的积分式的 :k=10×1X00250033dn3m1m 0.25 14.在○H离子的作用下，硝基苯甲酸乙脂的水解反应 NO,CHCOO+NO,CHCOOH+C,H 在15·C时的动力学数据如下，两反应物的初始浓度皆为 0.05mol,dm3,计算此二级反应的速率常数 t/min 120 180 240 330 530 600

12． 781 K 时，下列反应的速率常数 ，求 。 解：this problem will mislead students. 13．某二级反应 ，两种反应物的初始浓度皆为 ，经 10 min 后反应掉 25 %，求 。 解：由于 A 和 B 的计量系数和初始浓度相同，因此在反应过程 中 ， 令 ，由速率方程的积分式的 14． 在 离子的作用下，硝基苯甲酸乙脂的水解反应 在 15 ºC 时的动力学数据如下，两反应物的初始浓度皆为 ，计算此二级反应的速率常数。 120 180 240 330 530 600

脂水解的转化率32.9551.7548.858.0569.070.35 解：同上题 %n-网 ,处理数据如下 t/min 120 180240330530600 ac1-a1dm3,m829551.7548.858.0569.070.35 a,1,a明-0084 15 品物动勿如动前向动动血阿 拟合求得k=0.0814dm3.mols1 15.某气相反应2A@)→A,(g)为二级反应，在恒温恒容下的总压P数据如下. 求A。 t 0 100 200 400 00 p/kPa 41.330 34.397 31.197 27.331 20.665

脂水解的转化率% 32.95 51.75 48.8 58.05 69.0 70.35 解：同上题， ，处理数据如下 120 180 240 330 530 600 32.95 51.75 48.8 58.05 69.0 70.35 拟合求得 。 15． 某气相反应 为二级反应，在恒温恒容下的总压 p 数据如下。 求 。 0 100 200 400  41.330 34.397 31.197 27.331 20.665