第六章 化学动力学习题参考答案Word格式文档下载.docx
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在t=8min时，测得旋光角。
到时，即蔗糖已水解完毕，这时旋光角。
由于葡萄糖的左旋大于果糖的右旋，所以最后溶液是左旋的。
试求该水解反应的速率系数和半衰期。
一级反应的积分式为：
式中是蔗糖的起始浓度与其在t时刻的浓度之比。
由于旋光度与溶液的浓度成正比，因此可以利用旋光度之比来代替溶液的浓度比，即：
其中：
（）代表反应开始的旋光度，（）代表在t时刻的旋光度。
4．氯化醇和碳酸氢钠反应制取乙二醇：
CH2OHCH2Cl（A）+NaHCO3（B）CH2OHCH2OH+NaCl+CO2
已知该反应的微分速率方程为：
，且测得在355K时反应的速率常数。
试计算在355K时：
（1）如果溶液中氯乙醇、碳酸氢钠的初始浓度相同,，氯乙醇转化95%需要多少时间？
（2）在同样初始浓度的条件下,氯乙醇转化率达到99.75%需要多少时间？
（3）若溶液中氯乙醇和碳酸氢钠的开始浓度分别为，，氯乙醇转化99.75%需要多少时间？
（1）由速率方程知反应为二级反应,且两反应物开始浓度相同,则
（2）同理
（3）因为两反应物开始浓度不同,则
5．某蛋白质P在某分子伴侣C帮助下进行折叠。
未折叠的蛋白Pu先与C生成中间产物PC（该过程为平衡过程，正向和逆向反应速率常数分别为k1和k-1），中间产物PC经过分解形成折叠的蛋白Pf，该步反应很慢，折叠过程可表示为：
推导其折叠动力学方程。
反应由最后一步决定，所以
6．已知某药物分解反应为一级反应，在1000C时测得该药物的半衰期为170d。
该药物分解20%为失效，已知100C时其有效期为2a（按700d计）。
若改为室温下（250C）保存，该药物的有效期为多少天？
7．对于一级反应，试证明转化率达到87.5%所需时间为转化率达到50%所需时间的3倍。
对于二级反应情况又如何？
对于一级反应有
对于二级反应有
8．某连续反应，其中k1=0.1min-1，k2=0.2min-1。
反应刚开始时A的浓度为1mol⋅L-1，B、C的浓度均为0。
（1）求当B的浓度达到最大时的时间tmax；
（2）该时刻A、B、C的浓度分别为多少？
（1）B浓度达到最大时的时间
（2）tmax时刻各反应组分的浓度：
9．某物质A的分解是二级反应。
恒温下反应进行到A消耗掉初浓度的1/3所需要的时间是2min，求A消耗掉初浓度的2/3所需要的时间。
10．在某化学反应中随时检测物质A的含量，1h后，发现A已作用了75%。
（1）若该反应对A来说是一级反应，试问2h后A还剩多少没有作用？
（2）若该反应对A来说是零级反应，求A完全作用所需的时间？
（1）对于一级反应有
2h后，剩余A的质量分数为w，
（2）对于零级反应有C0–C=kt
11．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。
t（h）
10
20
30
40
50
60
∞
cA（mol·
L-1）
1
0.368
0.135
0.0498
0.0183
0.00674
0.00243
cB（mol·
0.156
0.399
0.604
0.748
0.842
0.903
cC（mol·
0.476
0.466
0.346
0.234
0.151
0.095
作图，为连续反应A→C→B。
12．某一级反应在340K时完成20%所需时间3.2min，而在300K时同样完成20%需时间12.6min，试计算该反应的活化能。
根据题意，可得，根据
13．醋酸酐的分解是一级反应，其速率常数有如下关系：
欲使此反应在10分钟内转化率达到90%，应如何控制温度？
14．根据如下的气相反应相关数据
T（K）600645
k（L·
mol-1min-1）6.62⨯1056.81⨯105
k’（L·
mol-1·
min-1）8.4040.8
求：
（1）两个温度下的平衡常数。
（2）正向反应和逆向反应的活化能。
（1）600K时，
640K时，
（2）正反应的活化能：
==2.02kJ·
mol-1
逆反应的活化能：
==113.0kJ·
mol-1
15．青霉素G的分解为一级反应，实验测得有关数据如下：
T/K
310
316
327
k/h-1
2.16⨯10-2
4.05⨯10-2
0.119
求反应的活化能和指数前因子A。
由公式，得
==85.3kJ·
与之相同方法，用不同温度下的k求出三个Ea后，求得均值：
Ea=84.7kJ·
又，，
A=4.04⨯1012
同理，将不同温度下的k值代入上述关系式，求出三个A值后，得均值：
A=4.05⨯1012。
16．反应AG，在298K，k1=2.0⨯10-2min-1,k2=5.0⨯10-3min-1，温度增加到310K时，k1增加为原来的四倍，k2增加为原来的二倍，计算：
（1）298K时平衡常数；
（2）若反应由纯A开始，问经过多长时间后，A和G浓度相等？
（3）正、逆反应的活化能Ea1、Ea2。
（1）298K时平衡常数Kc：
（2）先求出cA,eq,再求反应至时所需时间t,因为
，解得：
根据1-1级对峙反应积分速率方程
（3）对于正反应,根据Arrhenius方程,代入各已知值得
正反应的活化能Ea1=88.7kJ⋅mol-1；
同理逆反应的活化能Ea2=44.4kJ⋅mol-1。
17．碘化氢分解反应：
2HIH2+I2,已知临界能Ec=183.92kJ⋅mol-1,HI的分子直径d=3.5⨯10-10m,摩尔质量为127.9g/mol。
试由碰撞理论计算在不同温度下HI分解的速率常数k并和下列实验数据相比较。
T/K
556
666
781
k/mol-1⋅m3⋅s-1
3.52⨯10-10
2.20⨯10-7
3.95⨯10-5
根据碰撞理论,对同种双分子之间反应速率常数
k=
分别将T=556、666、781K代入,计算结果列入下表：
T/K
k/mol-1⋅m3⋅s-1
2.61⨯10-10
2.04⨯10-7
2.94⨯10-5
18．已知某气相反应，在25℃时的k1和k-1分别为0.2s-1和3.938×
10-3Pa-1·
s-1，在35℃时正逆反应的速率常数k1和k-1均增加为原来的2倍。
①25℃时的平衡常数KC；
②正逆反应的活化能；
③反应的热效应Q。
①
②，
③
19．物质X分解属于平行反应，分别得到物质A和B，其速率常数分别为：
k1=1011exp（-3608.37/T）和k2=1010.52exp（-2405.58/T）。
试计算：
①生成A反应的活化能比生成B反应的活化能大多少?
②在任一时刻A与B的产率相同，则温度为多少?
①
②，当，必有
，
20．在294.20K，一级反应AC直接进行时，A的半衰期为1000min，若温度升高45.76K，则反应开始0.1min后A的浓度降到初始浓度的1/1024，改变反应条件，使该反应分两步进行：
，。
已知两步的活化能分别为E=125.52kJ·
mol，E=120.3kJ·
mol及E=167.36kJ·
mol，试计算500K时反应是直接进行的速率较快还是分步进行的速率较快？
快多少倍？
一步反应：
，，
分两步时，因E2>
E1，所以k2为控制步骤
，又，，
假设一步和两步的指前因子相等，则
计算结果表明分步进行要比直接进行快的多。
21．已知反应CB在一定范围内，其速率常数与温度的关系为：
（k的单位为min）
（1）求反应的活化能和指前因子A；
（2）若反应在30秒时C反应50%，问反应温度应控制在多少度？
（3）若此反应为可逆反应：
CB，且正逆反应都是一级，在某一温度时k=0.01min，平衡常数K=4，如果开始只有C，其初始浓度为0.01mol·
L-1，求30min后B的浓度。
（1）将Arrhenius方程式与本题所给条件相比较有：
故
（2）求反应的温度关键是求k值。
从k的单位可知该反应为一级反应，其动力学方程为：
（3）
t=00.010
t=tcC0.01-cC
t=tecC,e0.01-cC,e
平衡时
由cc,0=0.01mol/L,k1=0.01min-1,得：
k-1=0.0025min-1,cC,e=0.002mol/L。
22．预测茵栀黄注射液的有效期,该注射液是茵陈、山栀和黄岑经提取后制成的复方静脉注射液。
注射液中黄岑不稳定,所以以其主要成分黄岑甙的含量作为质量控制标准。
用薄层色谱法结合紫外分光光度法测定含量。
加速试验在373.15、363.15、353.15和343.15K遮光进行。
实验结果下表所示：
茵栀黄注射液在不同温度下时间t与含量c的关系
373.15K
363.15K
353.15K
343.15K
t（h）c（%）
t（h）c（%）
t（h）c（%）
0100.00
194.80
685.93
1292.06
2494.67
386.42
1082.10
2482.56
3692.11
577.12
2067.74
3678.03
5588.20
769.23
2561.32
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