第十一章化学动力学基础(一)答案.doc

第十一章 化学动力学基础（一） 1. 时，，该分解反应的半衰期，此值与的起始浓度无关，试求： （1）该反应的速率常数； （2）转化掉所需的时间。 解：（1）因为该反应的半衰期与的起始浓度无关，所以该反应为一级反应。则 ， （2）当时 某物质A分解反应为二级反应，当反应进行到A消耗了时，所需要时间为2min，若继续反应掉同样这些量的A，应需多少长时间？ 解：对于二级反应 当 则 当 时 3．有反应，实验测得是级反应，试证明: (1)； (2)。 证明：(1) 对上式作定积分 得. (2)∵ ∴ 4. 在时，用旋光仪测定蔗糖的转化速率，在不同时间所测得的旋光度如下 0 10 20 40 80 180 300 6.6 6.17 5.79 5.00 3.71 1.4 -0.24 -1.98 试求该反应的速率常数值。 解：蔗糖水解为一级反应，且 代入数据，列于下表中 0 10 20 40 80 180 300 6.6 6.17 5.79 5.00 3.71 1.4 -0.24 -1.98 - 5.142 4.958 5.160 5.134 5.175 5.318 - 取其平均值 5.在时，测定乙酸乙酯皂化反应速率。反应开始时，溶液中酯与碱的浓度都为，每隔一定时间，用标准酸溶液滴定其中的碱含量，实验所得结果如下： 3 5 7 10 15 21 25 7.40 6.34 5.50 4.64 3.63 2.88 2.54 （1）证明该反应为二级反应，求出速率常数值； （2）若酯与碱的浓度都为，试计算该反应完成时所需的时间及反应的半衰期。 解：（1）若该反应是二级反应，以对作图应得一直线，或根据二级反应速率公式的定积分式，计算出的是一常数。 作图法：与值分别列于表中，以对作图（图略）得一直线（或依据数据用作图），该直线的斜率为 计算法：，代入数据，计算结果列于表中 3 5 7 10 15 21 25 7.40 6.34 5.50 4.64 3.63 2.88 2.54 135.1 157.7 181.8 215.5 275.5 347.2 393.2 11.70 11.54 11.68 11.55 11.70 11.77 11.73 可见值为一常数，其平均值为。 （2）对于二级反应 6.含有相同物质的量的，溶液，等体积相混合，发生反应，在反应过后， 已消耗了75%；当反应时间为时，在下列情况下，还有多少未反应？ （1）当该反应对为一级，对为零级； （2）当对，均为一级； （3）当对，均为零级。 解：（1）根据，且设初始浓度或物质的量为1，则有 则2小时后物质的浓度为 ， 或 （2）二级反应，反应时间为1小时，则 反应时间为2小时，物质的浓度为 （3）0级反应，反应时间为1小时，则 反应时间为2小时，物质的转化率为 说明用不着2小时，物质就已经反应完毕。此时 。 7.在时，和皂化作用的速率常数与和皂化作用的速率常数的关系为，试计算在相同的实验条件下，当有的被分解时，的的分解分数（设碱与酯的浓度均相等）。 解：由二级反应的动力学方程可得 ∴ 8、设有一级反应。若反应的起始浓度为，证明其半衰期表示式为（式中为速率常数）： 证明： 对上式作定积分 得 证毕。 9.对反应进行了研究，起始时与的物质的量相等。采用不同的起始压力，相应地有不同的半衰期。实验数据如下： 50.90 45.40 38.40 33.46 26.93 81 102 140 180 224 试求该反应的级数。 解：不同导致不同 所以该反应不可能为一级反应，即 由级反应的半衰期公式 以对作图，得一斜率为的直线，求得。 或由， 求得 代入各组数据求值，。 10.已知某反应速率方程可表示为，请根据下列实验数据，分别确定该反应对各反应物的级数的值和计算速率常数。 5.0 5.0 2.5 14.1 0.010 0.010 0.010 0.020 0.005 0.005 0.010 0.005 0.010 0.015 0.010 0.010 解：根据1，2组实验数据，保持和不变，变化时对无影响，所以。速率方程式可化简为。 根据2，3组数据，保持不变，增大一倍。即，此时 根据2，4组数据，保持不变，增大一倍。即，此时 又 所以反应的速率方程为 11. 碳的放射性同位素在自然界树木中的分布基本保持为总量的。某考古队在一山洞中发现一些古代木头