第六章 化学反应速率

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1、第六章化学反应速率1．试用各组分浓度随时间的变化率表示下列反应的瞬时速率，并写出各速率之间的相互关系。（1）2N2O5®4NO2+O2（2）4HBr+O2®2Br2+2H2O解：2．已知五氧化二氮的分解反应实验数据如下表：时间(s)050010001500200025003000c(N2O5)(mol·L-1)5.003.522.481.751.250.870.61(1)试求500~2000s的平均速率;(2)画出时间对浓度的关系曲线，求1500s时的瞬时速率。解：(2)作c～t图（图略），由图求得1500s时切线的斜率，取

2、斜率的负值即为此时的瞬时速率。3．某气体A的分解反应为：A(g)®B(g)+C(g)。当A的浓度为0.50mol·L-1时，反应速率为0.014mol·L-1·s-1。如果该反应分别属于：（1）零级反应，（2）一级反应；（3）二级反应，则当A的浓度等于1.0mol·L-1时，反应速率各是多少？解：(1)零级反应速率方程式为：v=k0，故v=0.014(mol·L-1·s–1);(2)一级反应速率方程式为：v=k1c，∵v1=k1c1，k1=v1/c1=0.014/0.50=0.028(s–1)∴v=k1c=0.028×1.0

3、=0.028(mol·L-1·s–1)(3)二级反应速率方程式为：v=k2c2,∵v1=k2c12,k2=v1/c12=0.014/0.502=0.056(L·mol-1·s–1)∴v=k2c2=0.056×1.02=0.056(mol·L-1·s–1)4．已知在660K时，测得反应2NO+O2®2NO2实验数据如下：起始浓度(mol·L-1)起始速率(mol·L-1·s-1)c(NO)c(O2)c(O2)降低速率0.0100.0102.5×10-30.0100.0205.0×10-30.0300.0204.5×10-2试求

4、：（1）反应速率方程式和反应级数；（2）此温度下的反应速率常数；（3）当c(NO)=0.015mol·L-1；c(O2)=0.025mol·L-1时的反应速率。解：(1)设反应速率方程式为：v=k1cx(NO)cy(O2)则：代入c(NO)=0.010的两组数据，可得y=1；代入c(O2)=0.020的两组数据，可得x=2；故反应速率方程式为v=kc2(NO)c(O2)，反应级数为2+1=3。（2）k=v/[c2(NO)c(O2)]=2.5×10-3/(0.0102×0.010)=2.5×103(L2·mol-2·s-1)(

5、3)v=kc2(NO)c(O2)=2.5×103×0.0152×0.025=0.014(mol·L-1·s-1)5．假定2A(g)+B(g)®C(g)为基元反应，已知反应速率常数k=a(L2·mol-2·s-1)。现在恒温下将2molA和1molB置于1L容器内混合。试求：（1）A和B各用去一半时的反应速率；（2）A和B各用去2/3时的反应速率。解:依题意，该反应的速率方程式为：v=k1c2(A)c(B)=ac2(A)c(B)(1)v1=a×12×0.5=0.5a(mol·L-1·s-1)(2)v2=a×[(1/3)×2]2

6、×[(1/3)×1]=0.15a(mol·L-1·s-1)6．在650K时，丙酮的分解反应为一级反应，测得在200min时，丙酮的浓度为0.0300mol·L-1，400min时丙酮的浓度为0.0200mol·L-1。试求：（1）反应速率常数；（2）丙酮的起始浓度。解：(1)一级反应：lnc=-k1t+lnc0∵ln0.0300=-k1×200+lnc0ln0.0200=-k1×400+lnc0∴k1=2.03×10-3(min-1)（2）lnc0=k1t+lnc0=2.03×10-3×200+ln0.0300c0=0.04

7、5(mol·L-1)7．已知某药物分解30%即为失效。药物溶液的质量浓度为5g·L-1，一年后质量浓度降为4.2g·L-1。若此药物分解反应为一级反应，计算此药物的半衰期和有效期。解：一级反应：k1t=ln(c0/c)半衰期：有效期：8．某抗生素在人体血液中呈现一级反应。如果给病人在上午8时注射一针抗生素，然后在不同时刻t后测定抗生素在血液中的质量浓度，得到如下数据：t（h）481216r（mg·L-1）4.803.262.221.51试求：（1）反应的速率常数和半衰期；（2）若抗生素在血液中的质量浓度不低于3.7mg·L-

8、1才为有效，问大约何时应注射第二针？解法一（作图法）：（1）以lgc～t作图，由直线斜率可得k1，进而求得t1/2；（2）据图，由直线截距可求得c0，继而求得t。解法二（代数法）：（1）将各相邻两组数据代入公式，可得ki分别等于0.0967、0.0961和0.0963，取平均值k1=9.6