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1、大学 无机化学 练习题 全国高校 7汇总第 4 章 化学反应速率与反应动力学的初步概念一、 基本要求1 初步了解化学反应速率、速率方程、碰撞理论、过渡状态理论和活化能的概念；2理解并会用浓度、温度、催化剂诸因素解释其对化学反应速率的影响；3初步掌握阿仑尼乌斯公式的应用，会用其求算指定反应活化能及某温度下的反应速率；4理解反应分子数和反应级数的概念，会进行有关基元反应的简单计算；5初步掌握零级、一级和二级反应的特征。二、 要点1 反应速率单位时间内反应物或生成物浓度改变量的正值。又有平均速率和瞬时速率之分。2 碰撞理论1918年Lewis运用气体分子运动论的成果提出的一种反应速率理论。它假设：

2、原子、分子或离子只有相互碰撞才能发生反应，即碰撞是反应的先决条件； 只有少部分碰撞能导致化学反应，大多数反应物微粒碰撞后发生反弹而与 化学反应无缘。3 有效碰撞能导致化学反应发生的碰撞，反之则为无效碰撞。4 活化能对于基元反应，活化分子的平均能量与反应物分子平均能量之差，常用Ea表示；对于复杂反应，Ea的直接物理意义就会含糊了，因此，由实验求得的Ea也叫作“表现活化能”。5 过渡状态理论20世纪30年代，在量子力学和统计力学发展基础上，由Eyring等人提出的另一种反应速率理论。它认为反应物并不只是通过简单碰撞就能变成生成物，而是要经过一个中间过渡状态，即反应物分子首先形成活化络合物，通常它是

3、一种短暂的高能态的“过渡区物种”，既能与原来的反应物建立热力学的平衡，又能进一步解离变为产物。6 基元反应亦称为简单反应或元反应。 指反应物分子在有效碰撞中一步直接转化为产物的反应。7 复杂反应亦称非基元反应。即由两个或多个基元反应步骤完成的反应。8 速率方程化学反应速率同反应物、产物浓度c的函数关系式 = f (cA、cB)经验表明，不少反应其速率方程具有 的形式，其中k、f、g在一定条件下，对给定反应是确定的常数。基元反应的速率方程可由“质量作用定律”导出，复杂反应的速率方程只能由实验来确定。9 速率常数上述速率方程式中的比例常数k。对不同的反应，k的数值各异，对指定的反应，k是与浓度无关

4、而与反应温度和催化剂等因素有关的数值。k在数值上等于各浓度均为1个单位时的反应速率，因此有时也称k为“比速率”。k是有单位的量： 10质量作用定律 19世纪中期由Guldberg和Waage提出，指基元反应中反应物浓度对反应速率影响的定量关系“基元反应的速率与反应物以系数为方次的浓度项乘积成正比”，即可依此定律方便地写出基元反应的速率方程式。 11反应级数 上述速率方程式中浓度项的指数f、g等称为参加反应的各组分A、B、的级数，反应式总的反应级数(n)则是A和B的级数之和，即n = f + g + 当n = 0时称为零级反应，n = 1时称为一级反应、n = 2时称为二级反应n 不一定都是正整

5、数，它可以是分数，也可以是负数。12阿累尼乌斯经验公式 1889年，Arrhenius由实验数据总结出速率常数k与反应温度T (K)的关系式： 或 式中，A为常数，称为指前因子，B为另一常数。13均相反应和多相反应 前者指反应物处在同一相(气相或液相)中的反应，后者指不同相中的反应。14催化剂和催化作用 催化剂是一种能改变反应速率，但不改变化学反应的平衡位置，而且在反应结束时，其本身的质量和组成都不发生变化的物质。催化剂在化学反应中的这种作用称为催化作用。通常把能加快反应速率的催化剂称为正催化剂，而把减慢反应速率的负催化剂称为阻化剂或抑制剂。15反应分子数 指基元反应中发生反应所必需的分子(原

6、子或离子)的数目。16化学反应机理 描述化学反应实际进行的历程，或者说反应是由哪些基元反应组成的。三、 学生自测练习题1 是非题（判断下列各项叙述是否正确，对的在括号中填“”，错的填“”）11 反应A+BC为放热反应，达平衡后，如果升高体系的温度，则生成C的产 量减少，反应速率减慢。 （ ）12 升高温度，使吸热反应的反应速率增大，放热反应的反应速率减小。 （ ）13 任何可逆反应，在一定温度下，不论参加反应的物质浓度如何不同，反 应到达到平衡时，各物质的平衡浓度都相同。 （ ）14 对于所有的零级反应来说，反应速率常数均为零。 （ ）15 反应的活化能越大，反应速率越大；反应的活化能减小，反

7、应速率常数也 随之减小。 （ ）16 升高温度，反应速率加快的原因是由于反应物活化分子的百分数增加的缘 故。 （ ）17 某可逆反应， k(2). 因为HI的质量比DI小，分子运动速率快。5 什么是催化剂？它是如何起作用的？反应的平衡一经建立催化剂可以改变反应物和产物的相对量吗？催化剂可以改变某反应的热力学自发性吗？解答催化剂是一种能改变反应速率，但不改变化学反应的平衡位置，而且在反应结束时其本身的质量和组成都不发生变化的物质。催化剂起作用的机理：催化剂之所以能加快反应速率被认为是“开辟”了一条活化能较低的反应途径，能降低意味着活化分子百分数增加，碰撞频率加快，反应速率增加。催化剂不会改变体系

8、的平衡状态，因而当某反应达到平衡后，催化剂的存在不会改变反应物和生成物的数量关系。催化剂只对热力学上允许的反应起作用，它不能改变某反应的热力学自发性。6 对一级反应和二级反应而言，要绘出它们的浓度-时间图，需要测定那些数据？解答一级反应的速率方程为:反应速率 = k c(A) 其积分形式是: lnct(A)= -kt lnc0(A) 以lnct(A)/moldm-3对t作图, 应该得到一条直线。直线的斜率和直线在纵坐标上的截距分别为-k和lnc0(A)/moldm-3。如果该反应是二级反应, 则速率方程为:反应速率 = k c2(A) 其积分形式是: 以1/ct(A)对t作图, 应该得到一条直

9、线。直线的斜率和直线在纵坐标上的截距分别为k和1/c0(A)。如果测得了不同时间反应物的浓度, 就可以用尝试法确定反应的级数, 从而也就确定了速率方程：如果lnct-t图为直线, 反应为一级反应； 如果(1/ct)-t图为直线, 反应则为二级反应。7 反应级数和基元反应的反应分子数之间有关系吗？如果有，请叙述。解答 反应级数与反应分子数的差别比较的结 项 果 目 对象概念所属范 围定义或意义各个不同反应中的允许值对指定反应是否有固定值是否肯定存 在反应级数是对宏观化学反应包括简单反应和复杂反应而言的。反应速率与浓度的几次方成正比，就是几级反应。可为零、简单正、负整数和分数。可依反应条件不同而有

10、所不同。对速率方程不能纳入形式的复杂反应，级数无意义反应分子数是对元步骤或简单反应所对应的微观化学变化而言的。参加反应的反应物微粒数目。只可能是一、二、三。为固定值任何基元步骤或简单反应所对应的微观化学变化，肯定存在反应分子数。8 反应CO + NO2 CO2 +NO分两步进行，第二步的快速步骤为：NO3 + CONO2 + CO2，则该反应第一步的步骤是什么？它的速率定律如何表示？并解释表示的速率定律。解答第一步为慢反应，也是反应的决速步：2NO2NONO3; 反应速率 = kNO2 2。9 实验得到反应NO2 (g) + F2(g) 2NO2F(g) 的速率表示式为：速率 = kc(NO2)c(F2)请为该反应拟定一个合理的机理。