物理化学期中复习02.docx

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物理化学期中复习02

物理化学复习

一、选择题

(6553)

某一反应在一定条件下最大转化率为30%,在同样条件下,当加入催化剂后,其转化率将:

()

(A)大于30%(B)小于30%

(C)等于30%(D)不确定

(6553)[答](C)

 

(5296)

某具有简单级数的反应,k=0.1dm3·mol-1·s-1,起始浓度为0.1mol·dm-3,当反应速率降至起始速率1/4时,所需时间为:

()

(A)0.1s(B)333s

(C)30s(D)100s

 

5296[答](D)

kunit:

dm3·mol-1·s-1, 2级反应

r=-dc/dt=kc2c=(r/k)1/2

c/c0=(r/r0)1/2=(1/4)1/2=1/2c=0.5*c0=0.5*0.1=0.05mol.dm-3

t1/2=1/c0k=1/(0.1*0.1)=100s

 

(5257)

当一反应物的初始浓度为0.04mol·dm-3时,反应的半衰期为360s,初始浓度为0.024mol·dm-3时,半衰期为600s,此反应为:

()

(A)0级反应(B)1.5级反应

(C)2级反应(D)1级反应

 

5257[答](C)

t1/2=A/c0n-1kt1/2

(1)/t1/2

(2)=(c0

(2)/c0

(1))n-1

(n-1)=ln[t1/2

(1)/t1/2

(2)]/ln[c0

(2)/c0

(1)]

=ln[360/600]/ln[0.024/0.04]=2

(5426)

根据常识,试确定238U的半衰期近似为:

(a表示年)()

(A)0.3×10-6s(B)2.5min

(C)5580a(D)4.5×109a

 

5426[答](D)

(5267)

某二级反应,反应物消耗1/3需时间10min,若再消耗1/3还需时间为:

()

(A)10min(B)20min

(C)30min(D)40min

 

5267[答](C)

A+B=PdCp/dt=-dCA/dt=kCA2CA=CB=C0

kt=[1/C-1/C0]t=(C0-C)/kC0C=x/kC0(1-x)

step1:

x1=1/3C

(1)=C0(1-x1) x:

转化率

step2:

x2=1/3C

(2)=C0(1-x1)(1-x2)=C0(1-1/3)2

t1=(1/3)/kC0(1-1/3)=10min

t2=(1/3)/kC0(1-1/3)2

t1/t2={(1/3)/(1-1/3)}/{(1/3)/(1-1/3)2}=1-1/3=2/3

t2=3t1/2=3*10/2=15min

(5553)

1-1级对峙反应A==B;由纯A开始反应,当进行到A和B浓度相等的时间为:

(正、逆向反应速率常数分别为k1,k2)()

(A)t=ln

(B)t=

(C)t=

(D)

 

5553[答](C)

[A0]=a[B]=xdx/dt=k1(a-x)-k2x=k1a-(k1+k2)x

dx/{k1a-(k1+k2)x}=dt

-d{k1a-(k1+k2)x}/{k1a-(k1+k2)x}=(k1+k2)dt

ln{k1a/[k1a-(k1+k2)x]}=(k1+k2)t

when[B]=[A]x=a-xx=a/2

t={1/(k1+k2)}ln{2k1/(k1-k2)}

(5558)

若反应A+B==C+D正逆向均为二级反应,则平衡常数K与正逆向速率常数k+,k-间的关系为:

()

(A)K>k+/k-(B)K

(C)K=k+/k-(D)K与k+/k-关系不定

5558[答](D)

仅当平衡时k+=k-K=k+/k-

(5255)

某反应A→B,反应物消耗3/4所需时间是其半衰期的5倍,此反应为:

()

(A)零级反应(B)一级反应

(C)二级反应(D)三级反应

 

5255[答](D)

-dC/dt=kCm

Cm=C0m(1-x)mC0m-Cm=C0m{1-(1-x)m}

1/(m-1){1/Cm-1-1/C0m-1}=(C0m-1-Cm-1)/(m-1)C0m-1Cm-1=kt

{1-(1-x)m-1}/{(m-1)C0m-1(1-x)m-1}=kt

x=1/2kt1/2={1-0.5m-1}/{(m-1)C0m-1(0.5)m-1}

x=3/4C=C0(1-1/2)(1-1/2)

k(t3/4-t1/2)={1-0.5m-1}/{(m-1)C0m-1(0.52)m-1}

t3/4=5t1/2

(t3/4-t1/2)/t1/2={[1-0.5m-1]/(0.52)m-1}/{[1-0.5m-1]/(0.5)m-1}

=(05/0.25)m-1=2m-1=(5t1/2-t1/2)/t1/2=4

(m-1)ln2=ln4m=ln22/ln2+1=3

(5554)

两个一级平行反应A

B,A

C,下列哪个结论是不正确的:

()

(A)k总=k1+k2(B)k1/k2=[B]/[C]

(C)E总=E1+E2(D)t

=0.693/(k1+k2)

5554[答](C)

(A)[A]=a-x-y;[B]=x;[C]=y

-d[A]/dt=k1[A]+k2[A]=(k1+k2)[a-x-y]k=(k1+k2)

(B)d[B]/dt=dx/dt=k1[a-x-y]d[C]/dt=dy/dt=k2[a-x-y]

d[B]/d[C]=[B]/[C]=k1/k2

(C)k=Aexp(-E/RT)lnk=lnA-E/RT

dlnk/dT=E/RT2

dk/dT=Aexp(-E/RT){d[-E/RT]/dT}=k(E/RT2)

平行反应k=k1+k2

dlnk/dT=dln(k1+k2)={1/(k1+k2)}{(dk1+dk2)/dT}

Esum/RT2={1/(k1+k2)}{k1E1/RT2+k2E2/RT2}

E总=(k1E1+k2E2)/(k1+k2)

(D)-d[A]/dt=(k1+k2)[A]k=(k1+k2)

t1/2=ln2/k=ln2/(k1+k2)

 

(5275)

某一同位素的半衰期为12h,则48h后,它的浓度为起始浓度的:

()

(A)1/16(B)1/8(C)1/4(D)1/2

 

5275[答](A)

x转化率.一级反应ln{1/(1-x)}=kt

t1/2=12hx=0.5;t=48hx=x

ln{1/(1-x)}/ln{1/(1-0.5)}=48/t1.2=4

ln{1/(1-x)}=ln{1/(1-0.5)}4=ln(1-x)=ln(1/2)41-x=1/24=1/16

(5258)

如果臭氧(O3)分解反应2O3→3O2的反应机理是:

O3→O+O2

(1)

O+O3→2O2

(2)

请你指出这个反应对O3而言可能是:

()

(A)0级(B)1级(C)2级(D)1.5级

 

5258[答](B)

d[O]/dt=k1[O3]-k2[O3][O]=0[O]=k1[O3]/k2[O3]=k1/k2

d[O2]/dt=k1[O3]+2k2[O][O3]={k1+2k2[O]}[O3]

={k1+2k2k1/k2}[O3]=3k1[O3]

 

(5273)

某反应的反应物消耗一半的时间正好是反应物消耗1/4的时间的2倍,则该反应的级数是:

()

(A)0.5级(B)0级(C)1级(D)2级

 

5273[答](B)

对于0级反应,反应物浓度随时间线性减少C0-C=kt

x1/x2=t1/t2(1/2)/(1/4)=2

 

(5254)

对于一个一级反应,如其半衰期t

在0.01s以下,即称为快速反应,此时它的速率常数k值在:

()

(A)69.32s-1以上(B)6.932s-1以上

(C)0.06932s-1以上(D)6.932s-1以下

 

5254

[答](A)k=ln2/t1/2=0.6932/0.01=69.32s-1

 

(5281)

实验测得反应3H2+N2→2NH3的数据如下:

实验

p

/kPap

/kPa

(-dp总/dt)/(Pa·h-1)

1

13.30.133

1.33

2

26.60.133

5.32

3

53.20.0665

10.64

由此可推知该反应的速率方程dp(NH3)/2dt等于:

()

(A)kp

p

(B)kp

p

(C)kp

p

(D)kp

p

5281[答](B)

3H2+N2→2NH3

t=0p0(H2)p0(N2)0

t=tp0(H2)-3p(NH3)/2p0(N2)-p(NH3)/2p(NH3)

psum=p0(H2)+p0(N2)-p(NH3)

-dpsum/dt=dp(NH3)/dt=kp(N2)ap(H2)b

forexp1#and2#p(N2)1=p(N2)2

{[-dpsum/dt]1/[-dpsum/dt]2}=[p(H2)1/p(H2)2]b

b=ln{[-dpsum/dt]1/[-dpsum/dt]2}/ln[p(H2)1/p(H2)2]=2

forexp3#and2#

{[-dpsum/dt]3/[-dpsum/dt]2}=[p(N2)3/p(N2)2]a[p(H2)3/p(H2)2]2

10.64/5.32=(0.0665/0.133)a(53.2/26.6)2

a=ln[10.64*26.62/5.32*53.22]/ln[0.0665/0.133]=1

-dpsum/dt=dp(NH3)/dt=kp(N2)1p(H2)2

(5263)

已知二级反应半衰期t

为1/(k2c0),则反应掉1/4所需时间t

应为:

()

(A)2/(k2c0)(B)1/(3k2c0)

(C)3/(k2c0)(D)4/(k2c0)

5263

[答](B)根据

n=2c/c0=1/2t1/2=1/k2c0;

c/c0=3/4t1/4=(4/3-1)/k2c0=1/3k2c0

 

6254

根据Tolman活化能的定义,一般反应的活化能为正值,但分子反应动态学实验发现,过渡态的能态也可能______于反应物的能态,即存在______活化能现象。

 

(6254)[答]小,负

 

(5632)

对于平行反应,改变各平行反应K值之比,常采用方法有:

5632

[答]加入选择性催化剂,改变温度。

 

(5313)

某反应速率常数k=1×10-5mol·dm-3·s-1,反应物的起始浓度为0.1mol·dm-3,该反应进行完全所需时间为________。

 

5313[答]kunit:

mol.dm-3.s-10级反应t=c0/k=104s

15.2分(5314)

某一级反应在35min内反应30%,则其速率常数为,在5h后,此反应物反应掉____%。

 

5314

[答]k=1/tln(c0/c)=1.7×10-4s-1

ln1/(1-x)=ktx=0.95=95%

17.2分(5431)

采用32P标记的五氯化磷t1/2为14.3d,经___________d后,放射性衰变到起始值的1/1000。

 

5431[答]t=-

=143d

(5684)

各种温度下NaOCl分解的速率常数如下,试证明可用阿仑尼乌斯方程式表示此变化。

T/K298303308313

k/s-10.00930.001440.02220.0342

 

5684

[答]lnk=lnA0-Ea/RT

B=-Ea/REa=-B*R=8094*8.314=67.29kJ.mol-1

(5790)

已知某反应在521K下转化达到0.900时需时10min,在557K时反应速率常数为3.30×10-2s-1,求该反应活化能。

 

5790[答]kunit:

s-11级反应

k1(T1)=

ln

=3.84×10-3s-1

   Ea=144.35kJ·mol-1

 

计算题

(5574)

已知硫氰酸铵与硫脲之间的同分异构反应在150℃时的平衡常数为0.435,硫氰酸铵的起始量为1mol,60min后,测得硫脲0.153mol,试计算硫氰酸铵转化成硫脲的反应速率常数,以及1/4硫氰酸铵转化成硫脲所需时间。

 

硫氰酸铵=硫脲

t=0a=10

t=ta-xx=0.153

equilibriumk1(a-x)=k-1xk-1=k1/K

净反应  dx/dt=k1(a-x)-k-1x=k1[a-(1+K)x/K]

dx/[a-(1+K)x/K]=k1dt

{-K/(1+K)}d[a-(1+K)x/K]/[a-(1+K)x/K]=k1t

积分:

{K/(1+K)}ln{a/[a-(1+K)x/K]}=k1t0.435/(1+0.435)ln{1/[1-(1+0.435)0.153/0.435]}=k1*60min

k1=0.435/1.435/60*ln{1/[1-1.435*0.153/0.435]}=0.00355min-1

t

=

=148min

 

(5360)

气相反应2NO2+F2→2NO2F,当2molNO2和3molF2在400dm3的反应釜中混合,已知300K时,k=38dm3·mol-1·s-1,反应速率方程为:

r=k[NO2][F2]

试计算反应10s后,NO2,F2,NO2F在反应釜中物质的量。

 

4.10分(5360)

[答]2NO2(g)+F2(g)─→2NO2F(g)

t=0ab0

t=ta-xb-(x/2)x

可得积分速率方程

x=4.9×10-3mol·dm-3

n(NO2F)=V·x=1.96mol

n(NO2)=0.04mol

n(F2)=2.02mol

 

(5733)

高温下醋酸分解按下列形式进行

CH3COOH

CH4+CO2

CH3COOH

CH2=CO+H2O

在某温度下k1=0.0371s-1E1=92.0kJ·mol-1

k2=0.0321s-1E2=100.0kJ·mol-1

(1)求醋酸分解反应的半衰期

(2)求醋酸分解反应的活化能

 

(1)t=1/(k1+k2)×ln(c0/c)t

=10.0s

(2)Ea=(k1E1+k2E2)/(k1+k2)=95.7kJ·mol-1

 

四、问答题

(5667)

A的平行分解反应中,反应级数都相同

1A→R(目的物)

2A→S

3A→B

分别讨论:

(1)E1≥E2,E3

(2)E1E1>E2时,R收率最大时的温度。

(5667)

[答](A)假如E1≥E2,E3,应采用高温。

(B)假如E1

(C)假如E3>E1>E2,高温有利于反应3,低温有利于反应2,因此必须选择一合适的中间温度,即对T微分取等于0的解。

10分(5864)

合成氨的反应机理:

N2+2(Fe)

2N(Fe)

(1)决速步

N(Fe)+

H2

NH3+(Fe)N(Fe)+

H2

NH3+(Fe)

(2)对峙反应

试证明:

式中K=k3/k2,k为常数。

(5864)

[答]-d[N2]/dt=k1[N2][(Fe)]2

=

=

(6分)

因为催化剂单位表面活性中心为常数,即

([(Fe)]+[N(Fe)])=常数(4分)

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