基础化学习题07

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例7-1 在酸的存在下蔗糖的反应中，偏光计的读数t如下： t/(min) 0 46.57 30 41.00 90 30.75 150 22.00 330 2.75 630 -10.00  -18.75 t 这个反应是一级反应，求反应速率常数。

解1 对一级反应，不仅反应物的浓度本身，如果有和浓度成比例的量，则可以用来代替浓度。t

是蔗糖溶液的偏振面转过的角度，在t = 0时溶液中只存在蔗糖，在t = 时蔗糖应该完全消失，而在公式lncA=lncA0-kt中，和cA0成比例的量是0-，和cA成比例的量是t-∞，因此可以用ln(t-)=ln(0-)-kt计算各时刻的k。

k1146.5718.75ln3.0103min

30min41.0018.75

k2146.5718.75ln3.1103min

90min30.7518.75146.5718.75k3ln3.2103min

150min22.0018.75

k4146.5718.75ln3.4103min

330min2.7518.75

k5146.5718.75ln3.2103min

630min12.0018.75

kk1k2k3k4k53.2103min

5解2 采用作图法，以lg(t-)对t作图，得一直线，其斜率b = -k/2.303。 t/min

0

30

90

150

330

630

1

t-

lg(t-)

65.32 1.815

59.75 1.776

47.50 1.677

40.75 1.610

21.50 1.332

8.75 0.942

则k = -2.303b 又b = - 0.00139，所以 k = 2.3030.00139 = 3.2010-3min-1

例7-2科学工作者已经研制出人造血红细胞。这种血红细胞从体内循环中被清除的反应是一级反应，其半衰期为6.0h。如果一个事故的受害者血红细胞已经被人造血红细胞所取代，1.0h后到达医院，这时其体内的人造血红细胞占输入的人造血红细胞的分数是多少？

解 对于一级反应，

k0.6930.6930.12h1 t1/26.0h根据一级反应积分速率方程式，即可计算所求人造血红细胞分数。

lnct(A)kt0.12h11.0h0.12c0(A)

ct(A)0.8989%c0(A)例7-3 尿素的水解反应为

CO(NH2)2 + H2O 2NH3 + CO2

25C无酶存在时，反应的活化能为120kJ mol-1，当有尿素酶存在时，反应的活化能降为46 kJ mol-1，反应速率为无酶存在时的9.41012倍，试计算无酶存在时，温度要升到何值才能达到酶催化时的速率？

解 浓度一定时，反应速率之比也即速率常数之比

2

lnk29.41012k1k2EaT2T1()k1RT1T212

120kJmol1ln9.4108.31103kJmol1K1解得T2775K相关知识介绍

T2298KT298K2温度对反应速率的影响与活化能的大小有关。另外对同一反应而言温度较低时，速率常数受温度的影响比在温度较高时显著，这可从以下例子中说明。

例 若反应1 Ea1 = 103.3 kJ mol-1 A1 = 4.31013s-1 反应2 Ea2 = 246.9 kJ mol-1 A2 = 1.61014s-1

（1） 把反应温度从300K提高到310K，反应1和反应2的速率常数各增大多少倍？ （2） 把反应2的反应温度从700K提高到710K，反应速率常数将增大多少倍？ 解 (1) 通过 k = Ae -Ea/RT

计算得：反应1在300K时的k1 = 4.510-5s-1 在310K时的k1’ = 1.710-4s-1

反应2在300K时的k2 = 1.710-29s-1

在

310K时的k2’ = 4.110-28s-1

可见在A相差不大的情况下，活化能不同的反应，其反应速率常数随温度的变化差别很大，活化

1.7104s1能较小的反应1，温度升高10K，速率常数增大约3.8倍3.84.5105s1，而活化能较大的反应2，

4.11028s1温度同样升高10K，速率常数却增大24倍241.71029s1

(2) 当温度从700K升至710K时，反应2的速率常数分别为： k（700K）= 6.010-5s-1 k（710K）= 1.110-4s-1

k(710K)1.1104s11.8 51k(700K)6.010s可见对同一反应2，从较低温度300K升至310K时，反应速率增加24倍，而从较高温度700K升至710K时，同样升高10K，反应速率仅增加1.8倍。

3

学生自测题 [TOP] 判断题 选择题 填空题 问答题 计算题

一、判断题（对的打√，错的打×，共10分）

1. 对同一反应，用反应进度表示时不论用何种物质(反应物或产物)来表示反应速率，其数值大小是一样的。 ( )

2. 某反应AB，当A浓度增加1倍时，反应速率也增加1倍，则该反应必为一级反应。 ( ) 3. 浓度增加，活化分子分数增加，所以反应速率加快。 ( ) 4. 温度升高，分子的碰撞频率增加，所以反应速率加快。 ( ) 5. 质量作用定律适用于任何类型的化学反应。 ( )

6. 已知反应2A+B产物的速率方程式为νkcAcB，故此反应为元反应。 ( ) 7. 一般情况下，不论反应是放热还是吸热，温度升高，反应速率都增大。 ( ) 8. 从反应速率的量纲，可知该反应是简单级数反应中的那一类。 ( ) 9. 任一反应的反应级数，只能由实验来确定。 ( ) 10. 双分子反应一定是二级反应。 ( )

二、选择题（将每题一个正确答案的标号选出，每题2分，共24分） [TOP]

1. 反应3H2 + N22NH3(g)的反应速率可以表示为- dc(N2)/dt，下列表示中与其相当的是 ( )

A.dc(NH3)/dt B. -dc(NH3)/dt C. 2dc(NH3)/dt D. dc(NH3)/2dt E. dc(H2)/3dt

2. 反应2A + BC的速率方程式为νkCACB，则速率常数k的量纲为 ( )

A. (浓度)(时间) B. (浓度)-1(时间)-1 C. (浓度)-2(时间)-1 D. (浓度)2(时间)-1 E. (浓度)-3(时间)-1

3. 某反应2A +B C，实验测得其速率方程为=kcAcB，由此可见该反应为 ( )

A. 三分子反应也是三级反应 B.二级反应

C. 一级反应 D.双分子反应，三级反应 E. 三分子反应，二级反应

4. 某反应A(g) 2B(g)为一级反应，当A的初浓度为0.10 molL-1时反应掉25%，需时100s，当A

4

22的初始浓度为0.05 molL-1时，反应掉25%需时为 ( )

A. 100s B. 50s C. 200s D. 75s E. 25s

5. 某一级反应的半衰期为20.0min，则该反应的速率常数是 ( )

A. 0.0346min-1 B. 0.346min-1 C. 13.9min D. 0.0346min E. 28.9min

6. 已知反应2A+B产物，则其速率方程式 ( )

A. kcAcB B.  = kcAcB C. kcB D.kcAcB E. 无法确定

7. 一级、二级、零级反应的半衰期应 ( )

A. 都与k和c0有关 B. 都与c0有关 C. 都与k有关 D. 不一定与k和c0有关 E. 视反应时间而定

8. 某一级反应的半衰期为12min，则36min后反应物浓度应为原始浓度的( )

A. 1/6 B. 1/9 C. 1/3 D. 1/4 E. 1/8

9. 某反应的活化能为80kJmol-1，当反应温度由293K增加到303K时，其反应速率增加为原来的 ( )

A. 2倍 B. 3倍 C. 4倍 D. 2.5倍 E. 5倍 10. 元反应一定是 ( )

A. 一级反应 B. 一步能完成的反应 C. 单分子反应 D. 二级反应 E. 化合反应

11. 某反应的反应物消耗掉3/4的时间是其半衰期的2倍，则该反应的级数( )

A. 零级 B. 一级 C. 二级 D. 三级 E. 无法确定

12. 某同位素进行放射，14天后，同位素的活性降低6.85%，若分解90%需 ( )

A. 354天 B. 263天 C. 300天 D. 454天 E. 600天 13. 已知某反应AB+C是经历以下过程 ( )

A. 二级反应 B. 复合反应 C. 双分子反应 D.单分子反应 E. 元反应

14. 已知某反应的活化能为114kJmol-1，使用某催化剂使其活化能降低一半，在25C时，其反应速率将加快的倍数约为 ( )

A. 1102 B. 11010 C. 1108 D. 1106 E. 11012

5

22215. 某一分解反应，当反应物浓度为0.20 molL-1时反应速率为0.30 molL-1s-1。若该反应为二级反应，当反应物浓度为0.60 molL-1时，反应速率为( )

A 0.30 molL-1s-1 B. 0.60 molL-1s-1 C. 0.90 molL-1s-1 D. 2.7 molL-1s-1 E. 3.0molL-1s-1 16. 下列说法中，正确的是 ( )

A. 反应级数必是正整数 B. 二级反应即是双分子反应 C. 化学反应式配平即可求得反应级数 D. 反应级数随温度升高而增大 E. 反应级数只能由实验确定

17. 对于反应A + 2B产物，实验证明，如两反应物浓度都加倍，则反应速率增至8倍，如仅将A的浓度加倍，则反应速率也加倍。则该反应对B而言的级数为 ( )

A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 E. 1/2 18. 对于零级反应，下列说法正确的是 ( )

A. 活化能很低 B. 反应物浓度不随时间变化 C. 速率常数k等于零 D. 反应速率与反应物浓度无关 E. 反应物分子不需碰撞即能反应 19. 下列说法中，正确的是 ( )

A. rHm愈小，反应愈快 B. rGm愈小，反应愈快 C. k愈小，反应愈快 D. Ea愈小，反应愈快 E. Ea愈大，反应愈快

20. 质量作用定律适用于 ( )

A. 实际上能进行到底的反应 B. 任何化学反应 C. 一步完成的简单反应

D. 反应物和生成物的计量系数均为1的反应 E. 可逆反应

21. 有两个平行反应AB和AC，如果要提高B的产率，降低C的产率，较好的方法是 ( )

A. 增加A的浓度 B. 控制反应温度 C. 选择某种催化剂 D. 降低A的浓度 E. 控制反应时间

22. 元反应A2B的活化能为Ea，而逆反应2BA的活化能为Ea'，若要使Ea和Ea'同时降低

 6

应 ( )

A. 加催化剂 B. 提高反应温度 C. 降低反应温度 D. 改变起始时的反应物浓度 E. 增加体系中B的浓度

23. 破坏臭氧的反应机理为：NO + O3 NO2 + 2O；NO2 + O NO + 2O2 其中NO是 ( )

A. 催化剂 B.反应物 C. 中间产物 D. 产物 E. 既非反应物又非产物

24. 反应AB为二级反应，当A的浓度为0.050 molL-1时，反应速率为1.2 molL-1min-1。在相同温度下，欲使反应速率加倍，A的浓度应该是 ( )

A. 0.10 molL-1 B. 0.025 molL-1 C. 0.20 molL-1 D. 0.071 molL-1 E. 0.25 molL-1

三、填空题（每空1分，共16分） [TOP]

1. 实验表明：在一定温度范围内，反应2 NO + Cl22NOCl为元反应，则该反应的速率方程为______，该反应的级数为________，若其他条件不变，将NO的浓度增加到原来的3倍，则反应速率为原速率的________。

2. 反应速率常数k是一个与______无关，而与_____有关的数。

3. 某反应速率常数k = 1.310-3s-1，则此反应为______级反应，以______对_______作图得一直线，直线的斜率为_______。

4. 催化剂能加快反应速率的机制为_______。

5. 某药物从血浆中的清除速率为一级反应，测得其t1/2 = 4h，该反应的速率常数k = ______。 6. 当反应物A的浓度分别是0.10molL-1和0.05 molL-1时，测得反应2AB前后两次反应速率之比为2:1，则该反应级数为__ __级。

7. 反应A分解为B+C，在某条件下，最后有30%分解，现条件不变，使用催化剂，则A最后分解应______30%(大于、等于、小于)。

8. 反应A

B + C，若正向反应的活化能为Ea，逆向反应活化能为Ea’，正向反应是吸热反

应，则Ea_____Ea’ (大于、等于、小于)。

9. 某一级反应，A物质初始浓度为0.10 molL-1，分解90%需200min，若初始浓度为0.20 molL-1，分解90%需_______min。

7

四、问答题（30分） [TOP]

1. 用碰撞理论解释浓度、温度、催化剂如何影响化学反应速率 2. 比较反应级数和反应分子数这两个概念的区别 3．证明：对简单级数反应

t3/4t1/2t1/2的值对零级反应是1/2，一级反应是1，二级反应是2。(t3/4表

示反应物反应掉3/4所需的时间)。 五、计算题（20分） [TOP]

1. 肺进行呼吸时，吸入的O2与肺脏血液中的血红蛋白Hb反应生成氧合血红蛋白HbO2，反应式为Hb + O2HbO2，该反应对Hb 和O2均为一级，为保持肺脏血液中血红蛋白的正常浓度(8.010-6molL-1)，则肺脏血液中O2的浓度必须保持为1.610-6molL-1。已知上述反应在体温下的速率常数k = 2.1106mol-1Ls-1。

（1）计算正常情况下，氧合血红蛋白在肺脏血液中的生成速率。

（2）患某种疾病时，HbO2的生成速率已达1.110-4molL-1s-1，为保持Hb的正常浓度，需给患者进行输氧，问肺脏血液中O2的浓度为多少才能保持Hb的正常浓度。

2. 已知某药物分解反应为一级反应，在100C时测得该药物的半衰期为170d，该药物分解20%为失效，已知10C时其有效期为2a(按700d计)。若改为室温下(25C)保存，该药物的有效期为多少天？

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一、判断题

1.√ 2. √ 3. × 4. × 5. × 6. × 7. √ 8. √ 9. √ 10. × 二、选择题

1.D 2.C 3.B 4.A 5.A 6.E 7.C 8.E 9.B 10.B 11.B 12.D 13.E 14.B 15.B 16.E 17.C 18.D 19.D 20.C 21.C 22.A 23.A 24.D

三、填空题

1.  = kc(NO)cCl2；3级；9

2. 反应物浓度无关；反应物本性、温度、催化剂有关 3. “一”；lnk~t；-k

8

2

14.改变反应途径，降低活化能 5. k = 0.17h6. 一级 7. 等于 8. 大于 9. 200min

四、简答题 （略） 五、证明 一级反应：

-1

1112ln2lnln43kkk14ln2 t1/2kt3/4t1/22ln2/kln2/kln2/k1t1/2ln2/kln2/kt3/4二级反应：

t1/21kc0 111113t3/4k11/c0kckcc00c0431t3/4t1/2kc0kc021t1/2kc0零级反应：

t1/2c0/2kt3/4113 c0c0k4k43c0c03c02c0c0t1/24k4k2k41/2t3/4t1/2六、

c0c02c022k1. (1)速率方程式  = kc(Hb)C(O2) 氧合血红蛋白在肺脏血液中的生成速率为

9

 = 2.110molLs8.010molL1.610molL= 2.710molLs

(2) 所需O2的浓度为

6-1-1-6-1-6-1 -5-1-1

1.1104molL1s1C(O2)6.5106molL1 61161kc(Hb)2.110molLs8.010molL2.

0.6934.08103d1170d11k283ln3.19104d1700d10.28.314Jmol1K1283K373K4.08103Ealn2.49104Jmol1 4(373283)K3.1910k3732.49104Jmol1(298283)Klnkln3.191047.5118.314JmolK283K293Kk5.48104d1t有效(298)11ln407d5.48104d110.2章后习题答案 [TOP]

1. （略） 2. （略） 3. （略） 4. （略）

1c(N2O5) 5. (1) v vBt1(0.501.0)molL1 0.13molL1min1

2(20)min(2) 以lnc（N2O5）对t作图得直线，故该反应为一级：

tglnc5lnc01.7700.35

t5t050ktg0.18min1v = kc（N2O5）= 0.18min-10.50molL-1 2min=0.090 molL-1 min-1

(3) v = kc（N2O5）= 0.18min-11.00molL-1

=0.18 molL-1 min-1

10

6．(1) t1/20.6930.6933.2104s 51k2.210s(2) lnc0lnm0kt

cmln2g2.2105s126060s mm1.7g7. (1) k = v = 0.014 molL-1 s-1

0.014molL1s1(2) k0.028s1 11c0.5molLsv0.014molL1s1(3) k0.056molL1s1 212c(0.5molL)v8. (1) v = kc（O3）c（NO）

=1.2107 molL-1 s-1 （5.010-8 molL-1）2 = 3.010-8 molL-1 s-1

(2) t1/2k11.7s c01.2107mol1Ls15.0108molL151(3) c(NO)c0(NO) 21 5.0108molL11.6109molL1

21c01100%lnln5.0h 1kc0.46h190%1c1100%10. (1) tln0ln1.8103s 51kc5.710s110%kETT(2) ln2a(21)

k1RT1T29. t51110103Jmol1T2298Kln()11108.314JmolKT2298K T2283K11. EaRT1T2k2ln T2T1k18.314Jmol1K1300K310K4k1ln310K300Kk1 107103Jmol1107kJmol1137时的反应速率与127时的反应速率的比值为：

11

k(410K)107103Jmol1(410K400K)ln0.78k(400K)8.314Jmol1K1410K400K

k(410K)2.2k(400K)故反应速率将为原来的2.2倍。 12. 利用公式lnk2EaT2T1()， k1RT1T28.314Jmol1K1310K316K4.05102Ea1ln316K310K2.16102

85.3kJmol1同上，用327K和310K数据代入得 Ea2 = 84.6 kJmol-1，用327K和316K数据代入得 Ea3 = 84.2 kJmol-1

Ea1Ea2Ea3385.3KJmol184.6KJmol184.2KJmol1 384.7kJmol1E利用公式lnAlnka：

RTEalnA1ln2.1610A14.051012T316K代入得T327K代入得AA24.051012A34.051012

284.7103Jmol129.038.314Jmol1K1310KA1A2A314.051012313. 若反应物消耗99.9%需时t1，消耗50%需时t2。由t1c0ln： k1c11lnt1k1199.9%6.910

11t20.69lnk1150%14. EaRT1T2t1ln T2T1t2 12

8.314Jmol1K1301K278K48ln301K278K4

75.2KJmol115. 金催化时：

lnk2Ea1Ea2k1RT(184105)103Jmol1 8.314Jmol1K1298Kk27.01013k1故25℃时金催化时反应速率为无催化剂时的7.01013倍 铂催化时：

lnk3Ea1Ea3k1RT(18442)103Jmol1 8.314Jmol1K1298Kk27.81024k1故25℃时铂催化时反应速率为无催化剂时的7.81024倍。 16. lnk2Ea(T1T1)

k1RT2T150.0103Jmol1313K310K 8.314Jmol1K1313K310K k21.2k1该酶催化反应在发烧至40℃的病人体内的反应速率是在37℃正常人体内的1.2倍，反应速率加快了0.2倍。

17. 第二步为速率决定步骤，故反应速率方程为：

vdc(O3)k/c(O)c(O3) dt由第一步反应得：

c(O2)c(O) Kc(O3) c(O)Kc(O3)c(O2)故速率方程为：

13

dc(O3)c2(O3)c2(O3) k'Kk dtc(O2)c(O2)18. 14C蜕变的反应速率常数为：

k0.693t1/20.6931.21104a1

5720a该化石的年龄为：

t1c0lnkc11

ln1.21104a10.109 1.83104aExercises

1. t1/21 kc010.711011s7.11012s 1111311.410molLs10molL2. lncA0ktcAtt1/2t10.693 kln1000t1/26.91t1/21100%1lnln100010t1/2 k0.1%k0.6930.6933.（a）2Cl2O7（g）2Cl2（g）+7O2（g）

ln4.4kPa-kt6.2kPa 14.414.4klnln6.2103s-1t6.255s6.2（b） lnc-6.2103s-1100

6.2kPac = 3.3kPa

4. lnk2EaT2T1 k1RTT21T2T1k2EaRTTlnk122732958.0

8.31Jmol1K1ln2952734.517511Jmol117.51kJmol1 14

5. (a) lnk2Ea11() k1RT1T2Ea8.46104310K300Kln()2.121048.31Jmol1K1300K310K

Ea107000Jmol11.07105Jmol1As kAeEa/RT, Ak/eEa/RT ; for k2.12104 and T = 300K

A=9.261014 Lmol-1 s-1

(b) kAeEa/RT

141070008.31320k3209.2610e

3.10103Lmol1s1

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