810章物化答案doc文档格式.docx
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,问直径为1x10”m的气泡内（即球形凹面上），在373K时的水蒸气压力为多少？
在101.325kPa外压下，能否从373K的水中
蒸发出直径为lxl0-7m的蒸气泡？
1p2yM
In———
pQRTpR'
_2x0.0589x18x10-3
—8.314x373x958.4x（-0.5x10'
）
=-0.01427
—刍=0.9858,p=99.89kPa,不能蒸发。
P
14,如果水中仅含有半径为1.00x10-3mm的空气泡，试求这样的水开始沸腾的温度为多少度？
已知100°
C以上水的表面张力0.0589N-m-1,汽化热为40.7kJmol'
1。
空气泡上的附加压力为\p=loir,当水沸腾时，空气泡中的水蒸气压至少等于（pG+Ap）,应
用克劳修斯一克拉贝龙方程可求出蒸气压为（P®
+明）时的平衡温度此即沸腾温度。
p,=pe+=泸+次="
+2x°
・059?
pa=2.18xIO'
Pa
-rl.OOxlO-6
l12.18x105_40.7x103「11'
n萨-—R—（亓7；
^_nl.OlxlO5-8.314^3737^,
万=396K
17,已知水的表面张力MN-m1）=0.1139-1.4X104T/K,式中T为绝对温度。
试求：
（1）在恒温283K及恒压下，可逆地使水的表面积增加1x10-4n?
时所必须做的功为多少？
（2）计算过程中系统的MRH、AS,AG及所吸收的热。
/=0.1139-1.4x10^7=0.1139-1.4x10^x283=7.428x102J-m"
可逆地使表面积增加10'
4m2,环境做功：
7.428x10-2x10-4=7.428xIO-6J
△G=N=7.428x10次xKF4J=7.428xlO6J
2=TAS=238xl.4xl0-8J=3.962xIO-6J
AH=AG+TAS=1.139xlO-5J
△U=Q+W=1.139x105J
23,某一球形胶体粒子，293K时扩散系数为7xl0-nm2.g』，求胶粒的半径及摩尔团质量。
已知胶粒密度为1334kg-m3,胶水粘度系数为0.0011Pa-So
（1）根据公式：
£
・6初尸
RT8.314x293
r==m
LD6兀rf6.023x1023x7x1011x6x3.14x0.0011
=2.8x10"
m
（2）
4,
M=.丸丫pL
=|x3.14x（2.8xl09）3x1334x6.023x1023kg-mol1
=73.8kg-mol1
25.将12cm3,0.02mol-dm3的KC1溶液和100cm3,0.005mol-dm3的AgNCh溶液混合以制造胶体,写出胶团结构式，并画出胶团的构造示意图。
AgNO3过量，胶核首先吸附Ag+
[（AgCl）〃广-（n-x）NO；
]A+.xNO；
'
—层吸附离子'
v
、y
v
胶粒
VV‘
胶团
第9章化学动力学基础
1.某物质按一级反应进行分解。
已知反应完成40%需时50min,试求：
（1）以s为单位的速率常数;
（2）完成80%反应所需的时间。
（1）^=-ln—=t1-x1
—In—|=1.7x10ts-1
150x600.60J
3.N2O5在25°
C时分解反应的半衰期为5.70h,且与N2O5初始压力无关。
试求此反应在25°
C条件下完成90%所需时间。
山2与起始压力无关，所以是一级反应:
r=-ln—-
=^ln—1—=18.9h
k1-xIn21-0.90
10,在298K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0.01mol-dm3,
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:
〃min
3
5
7
10
15
21
25
[OH]/（10-3moldm3）
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，并求出速率常数左值；
（2）若酯与碱的浓度都为0.002moldm3,试计算该反应完成95%时所需时间及该反应的半衰期。
（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
a-x
——--=k4,计算出的灼是一常数。
a-xa
作图法：
与［值分别列于表中，以对H乍图（图略）得一直线（或依据数据用origin
a-xa-x
作图）该直线的斜率为k2=11.78mol-Ldm'
.miifi。
计算法：
k2=-\—--上］代入数据，计算结果列于表中。
t\a-xa）
"
min
[OH]/（10-3moldm-3）
113
/（mol^dm3）a-x
135.1
157.7
181.8
215.5
275.5
347.2
393.2
k/（mor1-dm3-min-1）
11.70
11.54
11.68
11.55
11.77
11.73
可见#值为一常数，其平均值为11.67mor^dm^min^o
⑵对于二级反应，-^―=k2tai-y一
1y
k2a1-y
i3\,x95%=814min
11.67mol•dm3-minx0.002mol-mol31-95%
对于二级反应，tv=—
-k2a
a11.67moF1-dm3•mirT’x0.002mol-dm3
13.已知某反应的速率方程可表示为r=A［A］［［BF［CK请根据下列实验数据，分别确定该反应对各反应物的级数a,p,y的值和计算速率常数如
r（10-5mol-dm^-s1）
5.0
2.5
14.1
[A]o/（mol-dm'
3）
0.010
0.020
[B]o/（mol-dm-3）
0.005
[C]o/（mol-dm'
0.015
根据1、2组实验数据，保持［A］o和［B］o不变，［C］。
变化时对，•无影响，所以r=0。
速率方程式可化简为r="
AnB］气
根据2、3组数据，保持［A］。
不变，［B］。
增大一倍。
即Cb,3=2cb.2,此时r2=2r3.
）3=—\
根据2、4组数据,保持［B］。
不变，［A］。
即ca,4=2ca.2,此时^=—=2.82
r25.0
又=Si=2ff=2.82
r2C：
2
••a=1.5
反应的速率方程为r=灯AnB「i
ir［B］
k=——n-
［A］L5
_5.Ox10-5mol-dm"
3-s"
1x0.005mol-dm-3
一（0.010mol-dm^3）15
=2.5xl0-4（mol-dm-3）0^-1
14,某抗菌素在人体血液中分解呈现简单级数的反应，如里给病人在上午8点注射一针抗菌素，然后在不I司时刻」测定抗菌素在血液中的质量浓度p［单位以mg/QOOcn?
）表示］,得到如下数据:
t/h481216
p!
［mg/（100cm3）］0.4800.3260.2220.151
试计算:
（1）
（3）
⑴
该分解反应的级数；
求反应的速率常数k和半衰期Z1/2；
若抗菌素在血液中质量浓度不低于0.37mg/（100cn?
）才为有效，求应该注射第二针的时间。
根据浓度p和时间f的数据，可分别采用作图法或计算法进行尝试。
作图法求得In^T为一条直线，所以为一级反应。
斜率k=0.096h'
o
计算法求得当该反应为一级反应时，左为常数，其值为0.096U。
（2）由
（1）可知，左=0.096h，
对于一级反应
In2In2w1/2=———_一-=7.22ho
0.096h1
⑶对于一级反应In「=即
设该反应起始浓度为Po，则有111匆=如
当r=4h时，p-0.480mg/（100cm3）
解得a。
=0.705mg/（100cm3）
r=lln^=
kp
1x[n。
7。
5mg/（H）0cn?
0.096h1Xn0.37mg/（lj00cm3
=6.72h
即应在6.72h左右注射第二针。
15.453°
C时，1,2-二甲基环丙烷的顺反异构体的转化是1-1级对峙反应，顺式的质量分数随时间的变化如下：
t/s
45
90
225
360
585
oo
102xn-（顺反异构体）
100
89.2
81.1
62.3
50.7
39.9
30.0
试求算此反应的
（1）平衡常数
（2）正、逆向反应速率常数。
（1）顺式反代
k_
■=00（平衡时）：
a-XqXe
r-*0.700（2ccc
Kr=—==2.33
a-xe。
一0.700。
（2）对1-1级对峙反应：
In—-h+E_哇―工xe
以In三」对，作图，所需数据列于下表:
04590225360585
In
0.1680.3150.773
1.22
1.96
得斜率为3.32x10-3广,相关系数R=0.9999o
么=斜率x冬=2.32'
10-3s-i
a
k=虹=9.97x1011
_&
17,已知某反应活化能Ea=80kJ-mor1,试求：
（1）由20°
C变到30°
C；
（2）100°
C变到110°
C,其速率常数增大了多少倍？
岫,幻,80x103x10、o
（1）—=exp[—―=—]=exp（）«
3
灯RTJ28.314x293x303
19,环氧乙烷的分解是一级反应，380°
C的半衰期为363min,反应的活化能为217.57kJ・mol"
。
试求该反应在45CTC条件下完成75%所需时间。
一级反应
+lnl.91xl0-3
217.57x103x70
8.314x653x723
723K）=9.25x10-2min-'
c,2In2..
山=2tm=（）min=15.0min
3/417-9.25x10"
20.在水溶液中，2-硝基丙烷与碱作用为二级反应。
其速率常数与温度的关系为
lg（Z:
/moF1-dm3-min1）=11.90-史竺
（T/K）
试求反应的活化能，并求出两种反应物的初始浓度均为8.0x10-3mol・dnf3,10°
C时反应半衰期为多少？
F
将题给公式与lg（k/[k]）=B—比较，可得：
2.303RT
=（3163x2.3037?
）=60.56kJ-mol
在10C时，lg（n［幻）=11.90—=^=0.7233
283
k（283K）=5.288mol-1-dm3•min-1
tm=――=（r）min=23.64min
17-kcQ5.288x8.0x10—3
23.2,3-4.6-二丙酮左罗糖酸（A）在碱性溶液中水解生成抗坏血酸（B）的反应是一级连串反应：
A—Jb匕>
c
C是其他分解产物。
一定条件下测得50°
C时的灯=0.42x10-2minL化=0.2x10"
min，。
试求50°
C时生成抗坏血酸最适宜的反应时间及相应的最大产率。
解:
上皿就=四&
=1279min
B'
maxk,-k2
设最大产率为X：
x==项（e*，—e"
）Qkie*=97.5%
qk.—k、k.—灯
27.高温下，压和【2生成HI的气相反应，有人认为其反应机理为
12:
21（快）
Zk2
H2+2I^->
2HI（慢）
试证明此反应的速率公式为
at
证明：
根据上述机理，可用平衡浓度法处理：
kjk2=[l]2/[12]
反应速率为：
竺虬邮,][1]2=雄[日,][1,]=顿][1,]at-_
28.乙醛的气相热分解反应为CH3CHOTCH4+CO,有人认为此反应由下列几步基元反应构成:
（1）CH3CHO—M-CH3+CHO
（2）ch3+ch3cho^->
ch4+ch3co
（3）CH3CO堂。
如3+CO
（4）2CH3—M-C2H6
试证明此反应的速度公式为
或叫]=^[CH,CHO]3/2dt
若⑷式为2CH3CO」^>
CH3COCOCH3证明：
或叫]=^[CH,CHO]1/2At
（1）产物CH4生成速率为
d[CH」=顷电][CH3CHO]dt
反应的中间产物为活泼的自由基，故按稳态法处理：
d[CH3]=k,[CH3CHO]-k,[CH3][CH3CHO]+^[CH3CO]-2^4[CH3]2=0dt
NCH3CO]"
[CH3][CH3CHO]-A；
3[CH3CO]=0dt
以上两式相加得：
^[CH3CHO]=2Z:
4[CH3]2
/,）1/2
[CH3]=E[CH,CHO]1/2
<
2kJ
z、l/2
刘叫]=k,[CH,CHO]V2=^[CH3CHO]3/2
dr■
（2）若（4）式为：
2CH3CO堂JCH3COCOCH3
d[CH3]=k,[CH3CHO]-[CH3][CH3CHO]+^[CH3CO]=0dt
NCH3CO]取[CH3HCH3CHO]—知[CH3CO]—2农[CH’CO]2=0dt
两式相加幻[CH3CHO]=2Z:
5[CH3CO]2
d[CH4]=^[CH4][CH3CHO]=^[CH3CO]+2农[CH3CO]2dt
/\l/2
二[CH,CHO]1/2+^[CH3CHO]
摆3
由于幻L
...d[CHJ=^[CHCH0]i/2dt
第10章分子反应动力学
1.在300K条件下将lgN2及0.1gH2在体积1.00dm3的容器中混合。
已知N?
和也分子的碰撞直径分别为3.5x10-1°
m及2.5xl（yi°
m。
试求此容器中每秒内两种分子间的碰撞次数。
根据碰撞理论，H2与N2分子之间碰撞次数为:
其中:
5.已知乙快气体的热分解是二级反应，发生反应的临界能£
c=190.4kJmoF1,分子直径为0.5nm,试计算：
（D800K,100kPa时，单位时间、单位体积内的碰撞数；
（2）求上述反应条件下的速率常数；
（3）求上述反应条件下的初始反应速率。
cA=—=1。
：
1°
臭=15.03mol-m3
RT8.314J-K1-moPxSOOK
RT
兀Ma
=2x3.14x（0.5xl0-9m2x6.02x1023mol-1x
=3.67xl034m3-s1
k=2.7id'
^AL/exp（）
MV珈ART
=2x3.14x（0.5x109m2xe.OZxlO^mor1x
]8.314J・K-i•mol1800厂190.4x1（）3J.mol」
\3.14x26.036xlO^kg•mol』〜邳（—8.314J-K'
1-moPxSOOK
=9.96xlO"
5mol1-m3-s-1
（3）由于是二级反应
r=kc\
=9.96x105mol'
1-m3-s1x（15.03mol-m3）2=2.25x10-2mol-m-3•s-1
7,有两个级数相同的反应其活化能数值相同，但二者的活化炳相差60.00J-mol^K'
o试求此二反应在300K时的速率常数之比。
根据公式
17.反应2HI^H2+I2,在无催化剂存在时，其活化能艮（非催化）=184.1kJ・mo「；
在以Au作催化剂时，反应的活化能耳（催化）=104.6kJ-mol'
o若反应在503K时进行，如果指前因子A（催化）值比A（非催化）值小IO'
倍，试估计以Au为催化剂的反应速率常数将比非催化的大多少倍？
骐*（催化）A（催化）「E,（催化）-E,（非催化）］
和布=而而"
瑚而1
=1.8
27.气相中Hz+Cn-^^ZHCl这一光化学反应，用480nm的光辐照系统时，量子效率为1.0xl（）6,
试估计每吸收1.0J的光能将产生多少HC1?
量子效率中的计算公式为：
小发生反应的物质的量
（P=
吸收光的物质的量
因每摩尔光子的能量为Lhv,故具有1.0J光能的物质的量为1.0/Lhv=X/Lhc,而发生反应的物质的量与生成HC1的物质的量之比为1:
2,故：
n（HC1）==8.0mol•J-1
'
Lhc
29.某光导池内装有10.00cm3浓度为0.0495mol・dm-3的草酸溶液，其中加有作为光敏剂的硫酸双氧铀酰UO2SO4o将波长人=254.0nm的光通过此溶液，在吸收了88.10J的光能之后，草酸浓度降为0.0383mol-dm-3o试计算在给定的光作用下，草酸光敏化分解反应的量子效率。
J吸收光）=88^X-=1.869x10'
4mol
2（发生反应）=（O.O495-O.O383）xlO.OOxlO-3=1.12xl0-4mol
0=^1=0.60
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