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物理化学习题答案(胡彩玲)
第七章 动力学基础
选择题
1、B 2、C 3、B 4、A 5、C 6、A 7、B 8、D
填空题
1. k CA2CB 、3
2. 0、 3
3 v=k
4. 200s
5. 越慢、加快、降低、增多。
6. 加快、降低、增大。
三、计算题
1. 某一级反应,当反应物反应掉78%所需时间为10min,,求反应的半衰期。
解:因为放射性元素的蜕变反应是一级反应,根据题意则有
ln
k=1t
t
即该反应的半衰期为4.58min。
2. 298K时N2O5(g)分解反应半衰期为5.7小时,此值与N2O5的起始浓度无关,试求:
(1)该反应的速率系数;
(2)作用完成90%时所需要的时间。
解:由题意可知该反应为一级反应,根则有
ln
(1)k=1t
(2)t=
3. 某化学反应中随时检测物质A的含量,1小时后,发现A已作用了75%,试问2小时后,A还剩多少没有作用?该反应对A是:
(1)一级反应;
(2)二级反应(设A与另已反应物B起始浓度相同);
(3)零级反应(求A作用完所需时间)。
解 根据题意可得,
(1)已知:t1=1
t2
当为一级反应时,速率系数为一定值,分别代入ln11-y=kt,两式相除可求得
(2)已知:t1=1
t2
当为二级反应时,速率系数为一定值,分别代入ycA,0(1-y)=kt
(3)已知:t1=1
y2
当为零级反应时,速率系数为一定值,分别代入ycA,0=kt,两式相除可求得t2=80min,即A作
4. 在298K时,用旋光仪测定蔗糖在酸溶液中水解的转化速率,在不同时间所测得的旋光度(?t)如下
t/min
0
10
20
40
80
180
300
∞
?t /(o)
6.60
6.17
5.79
5.00
3.71
1.40
-0.24
-1.98
试求该反应的速率系数k值。(蔗糖在酸溶液中水解可近似按一级反应处理,且蔗糖浓度与旋光度之间存在cA,0
解:由题意可知此反应可按一级反应处理,且蔗糖浓度与旋光度之间存在cA,0
由公式lnc=-kt + lnc0,可得ln(αt-α∞)=-kt+ln(α0-α∞),取40min和80min 数据分别代入可得:
ln(5.00+1.98)=-kt+ln ln(α0+1.98)
ln(3.71+1.98)=-kt+ln ln(α0+1.98)
解得k=5.1×10-3min-1
5. 溴烷分解反应的活化能Ea=229.3kJ·mol-1,650K时的速率系数k=2.14×10-4s-1,现欲使此反应在10min内完成80%,问应将反应温度控制为多少?
解:由速率系数单位可知此反应为一级反应,代入一级反应速率方程 ln11-y
k
将Ea=229.3kJ/mol, T
解得 T2
6. 硝基异丙烷在水溶液中被碱中和时,反应速率系数与温度的关系为:
计算:lgk=-3163.0/T+11.89(k的单位:dm3·mol-1·min-1)
(1)活化能;
(2)在283K酸碱起始浓度均为0.008mol·dm-3时反应到24.19min,反应物剩余百分数。
解:(1)由公式lgk=lgA
Ea=2.303R
(2)由速率常数单位可知该反应为二级反应。当T=283K时,代入
lgk=-3163.0/T+11.89
可求得k=5.17 dm3·mol-1·min-1
将CA,0=0.008mol·
yc
解得 y=0.5 , 即反应物剩余百分数为50%。
7. 某抗菌素在人体血液中呈现简单级数的反应,如果给病人在上午8点注射一针抗菌素,然后在不同时刻t测定抗菌素在血液中的浓度c(以mg/100cm3表示),得到如下数据:
t/h
4
8
12
16
c/(mg/100cm3)
0.480
0.326
0.222
0.151
lnc/(mg/100cm3)
-0,733
-1.120
-1.505
-1.890
(1)确定反应级数;
(2)求反应的速率系数k和半衰期t1/2;
(3)若抗菌素在血液中的浓度不低于0.37 mg/100cm3才为有效,问约何时该注射第二针?
解:(1)可由时间分别与浓度、浓度的倒数、浓度的对数线性关系分析,进而确定反应级数为一级反应。
(2)取8小时和12小时对应数据, 分别代入公式
lnc
ln0.326=
ln
解得k=0.09625h-1 t1/2=ln2/k=7.2h
(3)
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