物理化学课内练习(标准答案)

物 理 化 学 课 内 练 习 标 准 答 案

31. 气相反应H2(g)?I2(g)?2HI(g)的速度公式为:

1????2I?M , 其反应机理为:I2?M????k?1d[HI]?k[H2][I2]。 dtkk2H2?2I???2HI

经处理后得:

d[HI]kk?k[H2][I2]?12[H2][I2],则此反应的表观活化能E与E1、 dtk?1E-1、E2之间的关系为:答案:A

(A) E?E1?E2?E?1 (B) E?E?1?E2?E1 (C) E?E1?E2/E?1 (D) 无法表达

1232. 在连串反应 A ??? B ??? C 中,为了得到尽可能多的B(中间产物),可利用哪

kk一组式子来计算:答案:A

k1k2)k1k2?k1k2 cB.max?a() ?k2k1?k2ln(k1)k2k1k2?k1 (A) tB.max (B) tB.max?a( cB.maxk1)k2 ?k1?k2ln((C) tB.maxk1k1)k1k2?k1k2 cB.max?a() ?k2k1?k2ln(33. NO的氧化反应的计量式为 2NO?O2?2NO2 ,实验确定为三级反应,其速度公式

dCNO2dt??1???kC2??N2O2 (快) NOCO2 反应机理如下:2NO??k2kk3N2O2?O2???2NO2(慢)

(1)用“稳态”假设求证

dCNO2dt?kC2NOCO2

解:

d[NO2]?2k3[N2O2][O2] dtd[N2O2]?k1[NO]2?k2[N2O2]?k3[N2O2][O2]?0 dt

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k1[NO]2 [N2O2]?

k2?k3[O2]2k1k3[NO]2[O2]d[NO2]?2k3[N2O2][O2]? dtk2?k3[O2]由于k2?k3[O2]

d[NO2]2k1k3[NO]2[O2]2k1k3??[NO]2[O2]?k[NO]2[O2] dtk2?k3[O2]k2(2)用“平衡”假设求出

dCNO2dt的表达式?

解:对于平衡态假设:由于反应(1)达到快速平衡,K?k1[N2O2]? 2k2[NO] [N2O2]?k1[NO]2 k22kkd[NO2]?2k3[N2O2][O2]?13[NO]2[O2]?k[NO]2[O2] dtk2(3)若相对于k1、k2、k3 有E1、E2、E3,则总反应2NO?O2?2NO2所对应的表观

活化能E是多少?(即E与E1、E2、E3的关系式)

解:

2k1k3dlnkEk? E?E1?E2?E3 ?2kdTRT234. 某物质按一级反应进行分解。已知25℃时反应完成40%需要时间为50分钟。如果反应

在50℃时完成40%需要时间为10分钟试求:(1)25℃时反应的半衰期;(2)25℃时以秒为单位的反应速率常数;(3)该反应的活化能。(4)50℃时完成80%反应所需要的时间。

解:一级反应进行分解:25℃时:

1111k298K?ln?ln?0.01022min?1?1.703?10?4s?1

t1?y501?40% t1(298K)?2ln2ln2??4070s?67.84min ?4k2981.703?10 k323K?ln1t111?ln?0.05108min?1?8.514?10?4s?1 1?y101?40%第 47 页 共 54 页

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8.514?10?4E11k2E11dlnkE ln?(?)ln?(?) ??42k1RT1T21.703?108.314298323dTRT E?51518J?51.52kJ

t?1k323Kln111?ln?1890s?31.5min 1?y8.514?10?41?805. 某一均相催化反应机理可以表示为:

k1k2????S?K?X???R?K ???k?1(中间络合物)(产物)(催化剂)(反应物)(催化剂)设反应物和催化剂的起始浓度分别为CS0和CK0,而且CS0??CK0,假设

k?1dCRk2k1CK0CS0?。并讨论两种极端情形??k2,试证明反应有下列表达式:dtk1CS0?k?1(1)k1CS0??k?1;(2)k1CS0??k?1时速率表达式将具有何种形式? 解:

dCR?k2[X] dtd[X]?k1[S][K]?k?1[X]?k2[X]?k1[S0?X][K0?X]?k?1[X]?k2[X] dtd[X]?k1[S0][K0?X]?k?1[X]?k2[X]?0 dt

由于[S0]?[K0],根据稳态假定, [X]?k1[S0][K0]k[S][K0] 由于:k?1?k2 [X]?10

k1[S0]?k?1?k2k1[S0]?k?1kk[S][K0]dCR?k2[X]?120 dtk1[S0]?k?1(1)k1CS0?k?1 (2)k1CS0?k?1

dCRk1k2[S0][K0]k1k2??[K0]?k[K0]为零级反应; dtk1[S0]?k?1k1dCRk1k2[S0][K0]k1k2??[S0][K0]?k[S0][K0]为一级反应; dtk1[S0]?k?1k?136. 有一个涉及一种反应物(A)的二级反应,此反应的速率常数表达式为

k?4.0?1010?1.45?105Texp() mol-1.dm3.s-1。

RT-

(1)求在600K,当反应物A的初始浓度为0.1mol·dm3时,此反应的半衰期;

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(2)求此反应在300K时的阿累尼乌斯(Arrhenius)活化能;

1????(3)如果上面的反应是通过下述历程进行的:A????B k2kk3B?A???C k4C???P

其中B、C为活性中间产物,P为最终产物,试推导出此反应的速率方程,并讨论在什么条件下,该反应历程能给出二级速率方程。

1.45?105 解:(1)600K时,k?4.0?10?600exp(?)?0.2330mol?1.dm3.s?1

8.314?60010 t1?211??42.9s kc00.2330?0.12dlnk1.45?1051215?RT(?)?RT?1.45?10 (2)Ea?RT 2dT2TRT2 ?1.4625?10J?146.25kJ (3)

5d[P]?k4[C] dtk1[A]d[B] ?k1[A]?k2[B]?k3[A][B]?0 [B]?k2?k3[A]dt 根据稳态假定:

k3k1k3[A]2d[C] ?k3[A][B]?k4[C]?0 [C]?[A][B]?k4k2?k3[A]dtk1k3k4[A]2d[P]?k4[C]? dtk2?k3[A]当k2?k3[A]时,

第十一章 表面现象

1. 半径为r的球形肥皂泡内的附加压力是:?p?d[P]k1k3k4?[A]2?k[A]2为二级反应 dtk24?。 r2. 液滴的半径越小,饱和蒸气压越 大 ,液体中的气泡半径越小,气泡内液体的饱和蒸气

压越 小 。

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3. 已知20℃时,水-空气的表面张力为7.275×102Nm-1,当20℃和p0下可逆地增大水的

表面积4cm2时,物系的?G将是:答案:A (A) 2.91×10

-5

J (B) 2.91×10

-1

J (C) -2.91×10

-5

J (D) -2.91×101J

4. 在相同的温度下,同一液体被分散成具有不同曲率半径的分散物系时,将具有不同的饱

和蒸气压。以p平、p凹、p凸分别表示平面、凹面和凸面液体上的饱和蒸气压,则三者之间的关系是:答案:C

(A)p平>p凹>p凸 (B) p凹>p平>p凸 (C) p凸>p平>p凹 (D) p凸>p凹>p平 5. 通常称为表面活性物质的就是指其加入液体中后:答案:D

(A)能降低液体表面张力 (B) 能增大液体表面张力 (C)不影响液体表面张力 (D) 能显著降低液体表面张力

6. 讨论固体对气体的等温吸附的Langmuir理论,其最重要的基本假设为:答案:C

(A)气体是处在低气压 (B) 固体表面的不均匀性 (C)吸附是单分子层的 (D) 吸附是多分子层的

7. 憎液固体其表面不能为液体所润湿,其相应的接触角? 是:答案:B

(A)? = 900 (B) ? > 900 (C) ? < 900 (D)? 可以是任意角度 8. 液体在能被它完全润湿的毛细管中,上升的高度反比于:答案:B

(A)空气的压力 (B) 毛细管半径 (C) 液体的表面张力 (D) 液体的粘度 9. 当表面活性物质加入溶剂后,所产生的结果是:答案:A (A)

d?d?d?d? < 0 正吸附(B) > 0 负吸附 (C) > 0 正吸附 (D) < 0 负吸附 dcdcdcdc10. 描述固体对气体的吸附的BET公式,是在Langmuir理论的基础上发展而得到的,它与

Langmuir理论的最重要的区别是:答案:A

(A)吸附是多分子层的 (B) 吸附是单分子层的 (C)吸附作用是动态平衡 (D) 固体表面是均匀的 11. BET公式的最主要的用途之一在于:答案:D

(A)获得高压下的吸附机理 (B) 获得吸附等量线 (C)获得吸附等压线 (D) 测定固体的比表面 12. 对大多数液体其表面张力随温度的变化率

d?是:答案:A dT第 50 页 共 54 页

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