物理化学第八章练习

物理化学（二）化学动力学练习1 (2015级)

一、选择题 ( 共16题 ) 1. 反应 A

k1k2B (I)；AD (II)，已知反应 I 的活化能 E1大于反应 II 的

活化能 E2，以下措施中哪一种不能改变获得 B 和 D 的比例？ ( ) (A) 提高反应温度 (B) 延长反应时间 (C) 加入适当催化剂 (D) 降低反应温度

2. 两个活化能不相同的反应，如 E2> E1，且都在相同的升温度区间内升温，

则： ( ) (A)

dlnk2dlnk1dTdT (B) dlnk2dlnk1dTdT （C）dlnk2dlnk1dTdT (D) dk2dk1dTdT

3. 对于反应 2NO2= 2NO + O2，当选用不同的反应物和产物来表示反应速率时，其 相互关系为： ( (A) -2d[NO2]/dt = 2d[NO]/dt = d[O2]/dt (B) - d[NO2]/2dt = d[NO]/2dt = d[O2]/dt = d /dt (C) - d[NO2]/dt = d[NO]/dt = d[O2]/dt (D) - d[NO2]/2dt = d[NO]/2dt = d[O2]/dt = 1/V d /dt

4. 反应 A →产物 为一级反应，2B → 产物 为二级反应，t1(A) 和 t1(B) 分别 22表示两反应的半衰期，设 A 和 B 的初始浓度相等，当两反应分别进行的时间为 t = 2t1(A) 和 t = 2t1(B) 时，A，B 物质的浓度 cA，cB的大小关系为： ( ) 22 (A) cA> cB (B) cA= cB (C) cA< cB

(D) 两者无一定关系

5. 当一反应物的初始浓度为 0.04 mol·dm-3时，反应的半衰期为 360 s，初始浓度 为 0.024 mol·dm-3时，半衰期为 600 s，此反应为： ( ) (A) 0 级反应 (B) 1.5 级反应 (C) 2 级反应

)

(D) 1 级反应

6. 连串反应 A

k1B

k2C 其中 k1= 0.1 min-1， k2= 0.2 min-1，假定反应开始

时只有 A，且浓度为 1 mol·dm-3 ，则 B 浓度达最大的时间为： ( ) (A) 0.3 min (B) 5.0 min (C) 6.93 min (D) ∞

7. 某气相 1-1 级平行反应 M

k1R；M

k2S，其指前因子 A1= A2，活化能 E1

≠E2，但均与温度无关，现测得 298 K 时 ，k1/ k2= 100，则 754 K 时 k1/k2为： ( ) (A) 2500 (B) 2.5 (C) 6.2 (D) 缺活化能数据，无法解

8. 根据常识, 试确定238U的半衰期近似为：（a表示年） ( )

(A) 0.3×10-6 s (B) 2.5 min (C) 5580 a (D) 4.5×109 a

9. 1-1 级对峙反应 Ak1k2B 由纯 A 开始反应，当进行到 A 和 B 浓度相等的时间

为： (正、逆向反应速率常数分别为 k1 ，k2) ( ) (A) t = ln

k1 k2 (B) t =

1kln1

k1k2k212k1ln

k1k2k1k21k1ln

k1k2k1k2 (C) t =

(D) t

10. 如果某反应的 △rHm= 100ｋJ·mol-1，那么活化能 Ea 将： ( ) (A) Ea≠ 100ｋJ·mol-1 (B) Ea≥ 100ｋJ·mol-1 (C) Ea≤ 100ｋJ·mol-1 (D) 都可以

11. A，B 构成 1-1 级对峙反应，用 H+ 催化可构成 2-2 级对峙反应， Ak1kB A+H+k3k4B+H+

则 k1， k2， k3， k4的关系为： ( ) (A) k1= k3， k2= k4 (B) k1. k3= k2. k4

(C) k1+ k3= k2+ k4

12. 若反应 A + B

kk (D) k4. k1= k2. k3

C +D 正逆向均为二级反应， 则平衡常数 K 与正逆向速率常

数k+ , k- 间的关系为： ( ) (A) K > k+/ k- (B) K < k+/ k- (C) K = k+/ k- (D) K 与 k+/ k- 关系不定

13. 已知二级反应半衰期 t1 为 1/(k2c0)，则反应掉1/4所需时间 t1 应为： ( )

24 (A) 2/(k2c0) (B) 1/(3k2c0) (C) 3/(k2c0) (D) 4/(k2c0)

14. 实验测得反应 3H2+ N2→ 2NH3 的数据如下：

实验 pH2/kPa pN2/kPa (-dp总/dt) / (Pa·h-1) 1 13.3 0.133 1.33 2 26.6 0.133 5.32 3 53.2 0.0665 10.64 由此可推知该反应的速率方程 dp(NH3)/2dt 等于： ( ) (A) kp3H2 pN2 (B) kpH2pN2 (C) kpH2 pN2 (D) kpH2 pN2

15. 某反应物起始浓度相等的二级反应，k = 0.1 dm3·mol-1·s-1，c0= 0.1 mol·dm-3，当反

应率降低 9 倍所需时间为： ( ) (A) 200 s (B) 100 s (C) 30 s (D) 3.3 s

16. 两个一级平行反应 A

k122B，A

k2C，下列哪个结论是不正确的：

( ) (A) k总= k1+ k2 (B) k1/k2= [B]/[C] (C) E总= E1+ E2

(D) t1= 0.693/(k1+ k2)

2

二、计算题 ( 共 6题 ) 17.

反应 2AB

k1A2+ B2 2AB

k2A2B +

1B2 是一平行二级反应， 若2使 4 mol·dm-3 的 AB 在 1300 K 恒容下，反应 0.1 s ，测得有 0.70 mol·dm-3 的 A2B 和 1.24 mol·dm-3 的 A2生成，试求 k1和 k2值。

18.

反应

高温(～600 K)产生VC及B，低温(～300 K)主要为VC (1) 稳态时，请证明：

kk[CO]kk[CO]d[VC]d[B]caba=kVC[CO]，=kB[CO] dtkbkckadtkbkcka 且实验测得kVC=4.0×1015exp(-95.1 kJ·mol-1/RT), kB=2.0×1016exp(-101.4 kJ·mol-1/RT)。

(2) CO的环张力能为29.3 kJ·mol-1，VC的约为6.3 kJ·mol-1，可认为C8闭环的活化能较

C6的为大，但二者的指前因子相近，试根据以上实验事实，估算T=600 K时之速率常数ka, k-a, kb, k-b, kc, k-c。已知：

CO R B VC

fHm(300 K)/kJ·mol-1 98.2 306.4 112.0 73.6 Sm(300 K)/J·K-1·mol-1 357 431.4 279.6 387.5 19.

反应 A + B¾¾®C + D，速率方程为r=k[A][H+]，反应中的酸被用作催化剂。298 K时，[A]0=0.10 mol·dm-3，[H+]0=1.0×10-2 mol·dm-3，t1=36×102 s，t1=72×102 s。而当[A]0=0.20

24$$H+mol·dm-3，[H+]0=2.0×10-2 mol·dm-3时，t1=18×102 s，t1=36×102 s。308 K时，[A]0=0.10

24mol·dm-3，[H+]0=1.0×10-2 mol·dm-3，t1=18×102 s。求反应级数及活化能。

2

20.

N2O5气相分解反应为

N2O5(g)  2NO2(g) +

1O2(g) 2其反应机理为:

1 N2O5NO2+ NO3

k2 NO2+ NO3N2O5

k3 NO2+ NO3NO + O2+ NO2

k4 NO + NO32NO2

k其中 NO，NO3为中间产物，可以应用稳定态处理法，试导出该反应的动力学方程式 (反应速率用 N2O5的消失速率表示)。 21.

H2O2 +2S2O3 +H+ ──→ H2O +S4O6 已知在pH 4～6范围内, 反应速率与[H+]无关, 今在298 K及pH=5.0的条 件下, 测得如下数据： t/min 16 36 43 52 [S2O32-]/10-3 mol·dm-3 10.30 5.18 4.16 3.13 且[S2O32-]0 =0.02040 mol·dm-3, [H2O2]0 =0.0360 mol·dm-3

求反应级数及速率常数(时间以s计)。 22.

甲苯加氢脱烷基反应为 C6H5CH3+ H2 → C6H6+ CH4

若按下述历程进行：

1M + 2H (1) H2+ M22k2C6H6+ CH3 (2) H + C6H5CH3k3CH4+ H (3) CH3+ H2k4H2+ M (4) H + H + Mk试证明苯的生成速率可用下式表示：

1d[C6H6]k112k2()[H2]2[C6H5CH3]

dtk4若键能  (C6H6-CH3) = 380 kJ·mol-1  H-H = 435 kJ·mol-1 试估算反应 (1)(2)(4)

的活化能？并求出反应的表观活化能 Ea。

三、问答题 ( 共 1题 ) 23.

压力在1p 和10p 间, 反应物A在400℃时的分解反应是一级反应。 (A) 试从反应机理求证为一级反应 (设k-1[A]>>k2) A+A

k1k12A*+A , A*R+S

k (B) 假设这种机理是正确的，而不象其他机理需要另外的证据, 为此,

再需进行怎样的实验, 预期能得到什么结果? 24.

实验表明：氧化亚氮(N2O)均相分解的主反应的化学计量式为：

1N2O ─→ N2+O2, 速率方程为：

2 -d[N2O]/dt = k1[N2O]2 / (1+ k2[N2O]), 式中： k1 = 1019. 69exp(-342.3×103/RT), k2=108. 69exp(-118.8×103/RT)

(A) 问这反应的活化能是多少? (B) 求极限情况下的活化能 25.

在水溶液中，金属离子M2+与四苯基卟啉(H2TPP)生成的金属卟啉化合物具有催化及生物化学方面的多种功能，设该反应速率方程为r=k[M2+][H2TPP]，请设计测定, 的实验方案，并写出反应级数与所测实验数据之关系式。

[提示：反应式为M2+ + H2TPP  MTPP + 2H+]

26

水溶液中的反应： Hg2 + Ti3+ → 2Hg2++ Ti+ 已知其速率方程为： r = k [Hg2][Tl3+] / [Hg2+] (1) 试推测其反应历程 (2) 当 [ Hg2+]0= 0 时，是否意味着 r0 = ∞ ?

27 CH3- O - N = O 通过绕 O - N键的旋转而发生顺－反异构化反应。由核磁共振法测得，顺式向反式转化为单分子反应，其半衰期在298 K 时为 10-6 s。假定该反应Sm= 0，求旋转势垒的高度。Sm= 0 这一假设是否合理？试解释之？

已知：玻耳兹曼常数kB= 1.3806×10-23 J·K-1 ，普朗克常数 h = 6.6262×10-34 J·s 。

≠

≠

22$$