物理化学习题解(8-11)..doc

第八章 化学动力学习题解 1. N2O5的分解反应N2O5 2NO2 +(1/2)O2是一级反应，已知在某温度下的速率系数为4.8×10-4s-1。 (1) 求该反应的半衰期t1/2。 (2) 若反应在密闭容器中进行，反应开始时容器中只充有N2O5，其压力为66.66kPa，求反应开始后10s和10min时的压力。 解：（1）对于一级反应，半衰期为 （2）设系统起始压力为p0，任意时刻压力位pt。则 由一级反应速率方程 以p0替代a，px替代a-x 当t=10s时 当t=10×60s=600s时 2. 某一级反应AB在温度T下初速率为4×10-3mol·dm-3·min-1，2小时后速率为1×10-3mol-1·min-1。试求：(1)该反应的速率系数；(2)反应的半衰期；(3)反应物初浓度。 解：（1）一级反应起始速率方程 t=0 （1） t=2h （2） 两式相除得 解得 x=(3/4)a 代入一级反应速率系数计算式得 （2） （3） 3. 有一种药水，其药物在水中浓度为0.001mol·dm-3。若放置50h后，药物与水反应消耗掉40%，此时该药物失效。反应对药物呈现一级。试求： (1) 药物分解的速率常数。 (2) 该药物的最大分解速率。 (3) 反应速率降低1/2时的药物浓度。 解：（1）根据一级反应速率方程 （2） （3） 4. 在偏远地区，便于使用的一种能源是放射性物质，放射性物质产生的热量与核裂变的数量成正比。为了设计一种在北极利用的自动气象站，人们使用一种人造放射性物质Pa210的燃料电池(Pa210半衰期是1380.4d)，如果燃料电池提供的功率不允许下降到它最初值的85％以下，那么多长时间就应该换一次这种燃料电池? 解：放射性元素的放射为一级反应。 5. 把一定量的PH3迅速引入950K的已抽空的容器中，待反应达到指定温度后(此时已有部分PH3分解)。测得下列数据： t/s 0 58 108 ∞ p/Pa 34.997 36.344 36.677 36.850 已知反应为一级反应，求PH3分解反应4PH3(g) P4(g)十6H2(g)的速率系数。 解：设任意时刻PH3的分压为px。则 根据一级分压速率方程 将p0=34.997 kPa, t=58s、pt=36.344 kPa及t=108s、pt=36.677 kPa分别代入上式计算得 取平均值得 6. 在稀的水溶液中，叔戊烷基碘t-C5H11I的水解反应t-C5H11I + H2Ot-C5H11OH + H+ + I-为一级反应，此反应在一电导池中进行。随着反应的进行，溶液的电导增大，且电导与生成产物的离子浓度成正比。假设该反应在t = ∞ 时完全进行。 (1) 证明反应的速率方程可写为 式中、、分别是t = 0、t 、∞时溶液的电导。 (2) 在一次实验中测得不同时刻溶液的电导如下表 t/min 0 1.5 4.5 9.0 16.0 22.0 ∞ G/10-3·s-1 0.39 1.78 4.09 6.32 8.36 9.34 10.50 试用作图法求算该反应的速率系数k。 解：（1）反应式为 根据电化学原理，稀溶液的电导与电解质浓度成正比，所以 时间 电导 t = 0 G0 (1) t = t Gt = G0 + kx (2) t =∞ G∞= G0 + ka (3) (3)-(1)得 (4) (3)-(2)得 (5) (4)、(5)两式相除得