工科大学化学习题与解答(6)

速率常数k正 — — ↘ ↗

5．化学反应发生爆炸的原因是什么？H2和O2的混合物（2:1）的爆炸半岛图上为什么存在三个爆炸极限？

答。通常发生在自由基产生速率大于其销毁速率时，温度、压力和混合气体的组成都是影响爆炸的重要因素。在爆炸半岛图上，当压力处于第一与第二爆炸极限时，支链反应速率加快，自由基产生速率大于销毁速率而发生爆炸；当压力升至第二和第三爆炸区间时，自由基销毁速率大于产生速率，进入慢速反应区，不发生爆炸；当压力达到第三爆炸限以上时，发生的是热爆炸。 6．在660K时，反应2NO + O2 = 2NO2的有关实验数据如下表

--c（NO）/（mol·L1） c（O2）/（mol·L1） v

-1-（NO）/（mol·L·s1）

0.010 0.010 2.5×10-3 0.010 0.020 5.0×10-3 0.030 0.020 4.5×10-2 求：（1）反应的速率方程及反应级数 （2）速率常数k

-- （3）c（NO）= 0.035mol·L1，c（O2）= 0.025mol·L1时的反应速率。

xy解：（1）速率方程通式可写作：v?kc(NO)?c(O2) 将各级浓度及相应反应速率数据代入上式，

可得 2.5×10-3 = k (0.01)x (0.01)y ①

5.0×10-3 = k (0.01)x (0.02)y ② 4.5×10-2 = k (0.03)x (0.02)y ③

由（1）、（2）可得y = 1，由（1）、（3）可得x = 2。将x =2, y = 1代入速率方程，可得v?k [c（NO）]2 [c (O2)]；反应级数为3级

（2）将y =1，x =2代入①②③中任意式， 可得 k = 2.5×10 3 ·mol·l-1·s-1

（3）将k值及浓度数据代入速率方程，

v = 2.5 × 103 × (0.035)2 × 0.025 = 7.6 × 10-2

mol·l-1·s-1

607．放射性27Co所产生的强γ辐射，广泛用于癌症治疗。放射性物质的强度以“居里”表示。某医院一个20居里的钴源，

经一定时间后钴源的剩余量只有5.3居里。问这一钴源已有多少时间了。已知Co的半衰期为5.26a。

解：此反应为一级反应，

由t1?260270.6930.693，可得，k??0.132a?1k5.26a

将k = 0.132a-1 、c0 = 20居里、ct = 5.3居里， 代入则

5.3ln20= - 0.132 t；

ct??ktcln0，

t = 10.06a

8． 某药物分解反应为一级反应，在37℃时，反应速率常

-数k为0.46h1， 若服用该药0.16g，

问该药在胃中停留多长时间方可分解90%。

解：将ct = ( 1- 90%) × 0.16 = 0.016g代入一级反应速率方程为

= － 0.46t ； t = 5h

9． 在500K时，硝基甲烷（CH3NO2）的半衰期是650s。试求该一级反应 的 （1）速率常数。

-- （2）硝基甲烷的浓度由0.05mol·L1减至0.0125mol·L1

所需时间。

（3）继（2）之后1h硝基甲烷的浓度。

k?2解：（1）一级反应； （s -1）

（2）ct = 0.0125mol·L- 1, co = 0.05mol·L1代入一级反应速

率方程，可得

ct??ktlnc0，，得

0.016ln0.160.6930.693??1.07?10?3t1650－1.07×103 t ； t = 1300s

（或推论，反应由0.05mol·L-1 减至0.0125mol·L1经历两个半衰期，因此t = 2×12=1300s）

（3）继（2）以后，反应时间为t = 1300 +3600 = 4900（s）， 代入速率方程表达式，得；

ct = 2.64×10 – 4

10．在稀的蔗糖溶液中（即水大量存在）发生下列反应：

C12H22O11（aq）+ H2O（l）

ctln0.05= - 1.07×10 - 3×4900

tct?0.0125lnc0ln0.05=

2C6H12O6（aq）

该反应为一级反应，若该反应的速率常数k为0.034h1，且

-蔗糖溶液的起始浓度为0.010 mol·L1， 试求：（1）蔗糖水解反应的起始速率；（2）5h后蔗糖的浓度。

解：（1）该一级反应的速率方程可写作v = k （cC12H22O11）

起始速率v = 0.034 × 0.010 = 3.4×10 -

4

mol·L-1·s-1

-

= - k t ct = 0.0084 mol·L-1

11．某病人发烧至40℃，使体内某一酶催化反应的速率常数增大为正常体

温（37℃）时的1.23倍。试求该催化反应的活化能。

解：由阿氏公式k = A·eEa/RT ， 可得

将T1 = 273 + 37 = 310K, T2 = 273 + 40 = 313K, k2 = 1.23k1 代入公式，有

lnk2EaT2?T1?()k1RT1T2lnk2EaT2?T1?()k1RT1T2ct（2）lnc0lnct??0.034?50.01；

1.23k1Ea313?310?()?38.314?10310?313 lnk1∴Ea = 55.70 kJ?mol -1

12．反应2NOCl（g）= 2NO（g）+ Cl2（g）的活化能为

-101kJ·mol1，

---300K时，速率常数k1为2.80×105 L·mol1·s1，试求400K时的速率常数k2。

解：由

lnlnk2EaT2?T1?()k1RT1T2；

有

k2 = 0.698 L·mol-1·s-1

13；已知青霉素G的分解反应是一级反应，37℃时其活化能为84.8

k2101400?300?()?5?32.80?108.314?10300?400；

kJ·mol1，指前因子A为4.2×1012h1，试求37℃时该反应的速率常数k。

解：代入阿氏公式 k = A·e - Ea/RT得 k?4.2?1012e?84.4/8.314?10?(273?37) =7.2×10 –3 h-1

14．300K时，下列反应

H2O2（aq）= H2O（l）+ （1/2）

O2（g）

--的活化能为75.3kJ·mol1。若用I 催化，活化能降为

-56.5kJ·mol1；若用酶

-催化，活化能降为25.1kJ·mol1。试计算在相同温度下，该

–

反应用I催化及酶催化时，其反应速率分别是无催化剂时的多少倍？

解： 由Arrhenius公式，有k = A·e - Ea/RT

--?3用I催化时，

k(酶)-

k(1?)k(无)?ee?ee?Ea(1?)/RT75.3?56.5?Ea(无)/RT?e8.314?1075.3?25.1?3?3?300=1.9×103倍

?Ea(酶)/RT?Ea(无)/RT有酶催化时，k(无)

?e8.341?10?300=5.5×108倍

第四章 溶液及溶液中的离子平衡

习题与解答

1．下列说法是否正确？如不正确，请说明原因。 （1） 物质的量浓度的优点是与温度无关，而质量摩尔浓度和物质的量分数 与温度有关。

答：否，（体积）物质的量浓度与温度有关，而质量摩尔浓度和物质的量分数浓度都与温度无关。 （2） 直链羧酸通式为CH3(CH2)nCOOH，当n值增大时，羧酸在极性溶剂

水中的溶解度变小，而在非极性溶剂如CCl4中的溶解度将增大。

答：对。 （3） 溶液的蒸气压随着溶解的质量的增加而增加。

答：错，溶液的蒸气压随所溶解的难挥发溶质的质量增加而

降低，从而引起溶液的沸点上升和凝固点降低。对难挥发、非电解质的稀溶液，其蒸气压下降满足下式

*pΔp = ?x质

Δp：蒸气压下降值； Kp：凝固点降低常数，与溶剂的性

质有关；

b：质量摩尔浓度。若溶质是易挥发的，则蒸气压上升。 （4） 由于海水和淡水的渗透压不同，所以海水和淡水鱼不能调换生活环

境，否则将会引起鱼体细胞的肿胀和萎缩，使其难以生存。

答：对。 （5） 在氢硫酸（H2S）中，H+(aq)和S2-（aq）浓度之比应为2:1。

答：否，H2S溶液中c（H+） >> c（S2-）, 这是因为氢离子浓度主要来自于一级解离，而S2- …… 此处隐藏：2104字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……