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1、“5Ch"""第七章化修幼力曇难题解析[TOP]首页难题解析学生自测题学生自测答案例6-1乙烷裂解制取乙烯的反应如下：C2H6—C2H4+H2,已知1073K时的速率常数k=3A3s_问当乙烷的转化率为50%和75%时分别需要多长时间？解：从速率常数斤的单位知该反应为一级反应。则乙烷转化50%所需的时间(即半衰期)为(1/2=2/k=1n2/3.43=0.202s乙烷转化75%需时解法一/0?5=-ln^-=—^-ln—=0.404s°•-kcA3.43(1-75%)ca0解法二转化75%也就是把转化了50%后余下的反应物再转化50%。而对一级反应来说，反应物的转化率与开始
2、浓度无关，达到相同转化率所需时间是相同的，因而Z0.25=2/i/2=2x0.202=0.404So例6-2氯化醇和碳酸氢钠反应制取乙二醇：CH2OHCH2C1(A)+NaHCOa(B)—►CH2OHCH2OH+NaCl+C02已知该反应的微分速率方程为：-dcA/d/=^acb,且测得,355K时反应的速率常数R5.20moLLh"。试计算在355K时：(1)如果溶液中氯乙醇、碳酸氢钠的开始浓度相同，ca.o二CBo=l・20mol・LT,氯乙醇转化95%需要多少时间？(2)在同样开始浓度的条件下，氯乙醇转化率达到99.75%需要多少时间？(3)若溶液中氯乙醇和碳酸氢钠的开始浓
3、度分别为cA.o=1.20molL_,,cB.0=1.50mol-L_1o氯乙醇转化99.75%需要多少时间？解：(1)由速率方程知反应为二级反应，且两反应物开始浓度相同，则1z11、1r11rcc,I./i=—()=[]=3.04h'kcAcA05.20(1-95%)x1.201.20(2)同理匚=丄(—)=——[]=63.9h-kcAcA()5.20(l-99.75%)xl.2O1.20(3)因为两反应物开始浓度不同，则1
4、cBOcA1,1.50x(1-99.75%)xl.20~In=InA-(cao-cbo)caocb5.20x(1.20-1.50)1.20x(1.50-1
5、.20x99.75%)=2.82h[讨论]比较"和b的数值可以看岀，多转化4.75%所需要的时间为60.86小时，为转化95%所需时间的20倍。这是由于浓度对二级反应速率的影响比一级反应的影响大，转化同一百分数，开始浓度愈低则速率愈慢，所需时间愈长。而从巾的数值看到，增加另一反应物的浓度，达到与⑵相同的转化率所需时间大为减少。这同样是由于浓度对二级反应的速率影响较大的缘故。例6-3在330.55K时，某化合物在溶液中分解，得到以下一些数据，试确定该化合物分解反应的级数以及反应速率常数。CA.o/molL-10.501.102.483.21Zi/2/s4280885174104解：
6、以Inr1/2对Ins,。作图得一直线，经回归后得：截距=6.98,斜率=-2.00,相关系数r=0.999。则1-〃=-2,即〃=3,该分解反应为三级反应。对于三级反应，有(]/2=3/(2加入()2),即山仏=片舟一]-21n“o,故：仏=l・40xl07mo「2・L2・sT例6-4茵梔黄注射液的有效期预测。该注射液是茵陈、山梔和黄岑经提取后制成的复方静脉注射液。注射液中黄岑不稳定，所以以其主要成分黄岑式的含量作为质量控制标准。用薄层色谱法结合紫外分光光度法测定含量。加速试验在373」5,363.15,353.15和343.15K遮光进行。实验结果下表所示,茵梔黄注射液在不同
7、温度下时间/与含量c的关系373.15K363.15K353.15K343.15K/(h)c(%)/(h)c(%)/(h)c(%)/(h)c(%)0100.000100.000100.000100.00194.80685.931292.062494.67386.421082.102482.563692.11577.122067.743678.035588.20769.232561.324871.847284.741058.146066.249680.62注射液降解至10%即失效，求该注射液在室温(298.15K)T的贮存期@9。解：由题所给数据作Inc-t图得四条直线，表明该注射
8、液的降解是表观一级反应。直线回归后由直线的斜率可得各温度下的速率常数久数据如下:77K373.15363.15353.15343.151/TxlO3/K_12.6802.7542.8322.914k/h~]5.403x10一21.90以10一26.809X10-32.256x1()7k-2.9182-3.9628-4.9895-6.0942根据Arrhenius公式：讥抽八虽，以Ink-!T作直线回归，得截距为33.321,斜率为-13529,相关系数'RTr=0.999o
