最新物理化学-习题答案

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,截距=6.23?10?6,相关数据=0.99999。则kp=斜率=7.60?10?5kPa?1??s?1。 (4)kc?kp?RT?7.60?10?5?10?3?8.314?673.15?4.25?10?4mol?1?m3?s?1 12.阿司匹林的水解为一级反应。1000C下速率常数为7.92d?1,活化能为56.484kJ?mol?1。求170C下水解30%所需时间。 解:由In

E2k21??a(?),得170C的速率常数为: k1RT2TI56.484?10311(?)]?4.33?10?2d?1 k=7.92?exp[?8.314290.15373.15170C温度下水解30%所需时间为:t=

1c011In?In?8.24d kc4.33?10?20.713. 二级反应A+B?产物的活化能为92.05kJ?mol?1。A和B的初浓度均为1mol??1L,在200C半小时后,两者各消耗一半。求(1)在200C1小时后二者各剩多少;(2)400C温度下的速率常数。

解:(1)因为k=

121122c1??2mol?1?L?h?1,故??kt??1?,? c0t1c0cc0c0c0c032(2)由In

E11k2??a(?)得400Ck1RT2T1的速率常

数:k(400C)?k(200C)exp[?Ea11(?)] R313.15293.1592.05?10?311(?)]?22.32mol?1?L?h?1 =2exp[-8.314313.15293.1514.溴乙烷的分解是一级反应,活化能为230.12kJ?mol?1,指前因子为3.802?1033s?1.求(1)反应以每分钟分解1的速率进行时的温度;

1000 (2)以每小时分解95%的速率进行时的温度.

1c11In?1.668?10?5s?1 解: (1)k=In0?tc601?11000

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230.12?103Ea?533,则T?313.4k Ink-InA-,有In(1.668?10)?In(3.802?10)?8.314TRT (2) k=

1c011In?In?8.321?10?4s?1 tc60?601?95%?433230.12?103,得T=327.9K 则In(8.321?10)?In(3.802?10)?8.134T15. 青霉素G的分解反应是一级反应,有下列实验结果计算(1)反应的活化能及指前因子;(2)在250C温度下分解10%所需时间。

解:(1)由k=

In2求的k,然后列表如下: 1t2以Ink对则

1作直线回归,得:斜率=-10240,截距=29。182,相关系数=-0.999995TEa??斜率?R?10240?8.314?85.1kJ?mol?1,A?e截距?e29.182?4.72?1012h?1 (2)250C温度下的速率常数为: K(250C)?Ae?Ea?4.72?1012eRT?85.1?1038.314?298.15?5.81?10?3h?1

分解10%所需的时间为:t0.9?

1111In?In?18.1h k0.95.81?10?30.916.将1%盐酸丁卡溶液安瓿分别置于65、75、85、950C恒温水浴中加热,在不同时间取样测定其含量,得以下结果,当相对含量降至 90%即为失效。求该药物在室温(250C)下的贮存期。

解: (1)试将各温度下的实验数据分别以Inc对t进行直线回归,得四条直线,表明该药物溶液的降解是表观一级反应。 由回归后直线的斜率可得各温度下的速率常数K,数据如下:

10154?22.219,相关系数r=-0.9999。 然后以Ink对作线性回归,得:Ink=- T 将T=298.15k代入,得K(250C)=7.227?10?6h?1,在250C分解10%所需的时间(即贮存期)为: t0.9?精品文档

1c011In?In=14579 h?1.66years ?6kc7.227?100.9精品文档

17.某对峙反应A?B,已知在某温度下k1?0.006min?1,k2?0.002min?1.。如反应开始时只有A,浓度为1mol?L?1,求(1)反应达平衡后A和B的浓度;(2)使A 和B 相等所需的时间;(3)反应进行至100分钟时A和B的浓度。 解:(1)kc?cB,eq?cB,eqcA,eq?cB,eqcB,eqk10.006??3,即??3,整理得k20.002cA,eqcA,0?CB,eq31cA,0?0.75mol?L?1,cA,eq?cA,0?0.25mol?L?1 441 (2) 当A、B浓度相等时,即cA?cB?cA,0,令?C为距平衡浓度

2差,则:

11?cA?cA?cA,eq?cA,0?cA,0?0.25mol?L?1241?cA,0?cA,0?cA,eq?cA,0?cA,0?0.75mol?L?14

由1-1级对峙反应积分速率方程得A、B浓度相等时所需时间为:

In(?cA,0?c)0.25)?137min

0.006?0.002In(0.75 t=(3)

k1?k2?由

,得

?cA,0In?cA?(k1?k2)t,则In?cA?In?cA,0?(k1?k2)t?In0.75?0.008?100?cA?0.337,故cA??cA?cA,eq?0.337?0.25?0.587mol?L?1,cB?cA,0?cA?1?0.587=0.143mol?L?1

18.某1-1级对峙反应A?B,在某温度下测得如下数据,反应开始时B

的浓度为零,求(1)反应的平衡常数;(2)正、逆反应的速率常数。

k1cB,eq1?0.300解:(1)C????2.33

k2cA,eq0.300(2)由

1-1

级对峙反应积分速率方程

In(cA?cA,eq)??(k1?k2)t?In(cA,0?cA,eq),以In(cA?cA,eq)对t作直线回归,得:斜率=-3.33?10?3,截距=-0.370,相关系数=-0.99993。即得k1?k2=-斜率

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=3.33

?10?3,因为k1?kc?2.33,解此方程组,得:k1?2.33?10?3sk2?1,

k2?1.00?10?3s?1.

K1???B19.已知某平行反应A的活化能指前因子如下,问:(10温度升

???CK2高时,哪个反应的速率常数增加的更快(指倍率)?(2)温度升高能否使k1>k2? (3)当温度从300K上升至1000K时,产物B与C之比值将增大还是减小?

改变多少倍?

解:

快。

(2)k=Aexp(-Ea)A1?A2 RT,EdInk1dInk2dInk?a2,由于Ea1?Ea2,则?,故温度升高k1增加的更dTdTdTRTEa2?Ea1k1(83.7?108.8)?10?3?3019则?exp()?exp[]?exp()?1,升高k2RT8.314TT温度只能使指数项的绝对值减小, 却不能使其为正值。因此升高温度可使k1接近k2,温度为?时,k1?k2但不能使k1?k2。

(cB3)由

c)1000k(k1k2)1000kexp[(Ea2?Ea1)1000R]cBk1?,有???1146,增大1146倍.cCk2(cBcC)300k(k1k2)300kexp[(Ea2?Ea1)300R]20.某化合物A能分解成B和C。用作图法分析在某温度下所得的下列数据,判断该反应是对峙、平行或连续反应,并写出反应式。

解:作图,为连续反应A?C?B。

21.H2和cl2的光化反应吸收波长为4.8?10?7m的光,量子效率为106。在

此条件下吸收1J的辐射能,可生成多少摩尔的Hcl?

0.11965?1?2.492?10J?molL解:对波长为4.8?10?7m的光,1Einstein= ?74.8?10设

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每焦耳的光可活化xmol的反应无(Cl2),则??x1(2.492?105)?106,

x=4.01。因活化

4.01?2?8.02molHCL。

1molCL可生成2molHCL,故可生成

22.某物质A在有催化剂K存在时发生分解,得产物B。若用X表示A

和K 所生成的活化络合物,并假设反应按下列步骤进行:

K3K21????(1) A+K???X(2)X?A+K(3)X?K+B

K达稳态后,dcxdt?0,求(1)反应速率?dcxdt的一般表达式(式中不含X项);

(2) k2??k3的反应速率简化表达式; (3) k3??k2的反应速率简化表达式;

dcxkcc?k1cAcK?k2cx?k3cx?0,则cx?1AK,有 dtk2?k3解:(1)稳态势时,

-

dcxK1K3k1cACK?k1cAck?k2cx?k1cAck?k?CACK

2K?KdtK?K2313dcAk1k3?cAcK dtk2(2)K2》K3时,?(3) K3》K2时,?dcA?k1cAcK dt23.浓度为0.056mol? L-1的葡萄糖溶液在140℃温度下被不同浓度的HCl催化分

解,得如下数据,在酸性溶液中可忽略OH-离子的催化作用,求KH+和K0。 K(h-1) 0.00366 0.00580 0.00818 0.01076 0.01217 CH+(mol? L-1) 0.0108 0.0197 0.0295 0.0394 0.0492 精品文档

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