物理化学问题详解民族大学.doc

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1、1．在1100K时，在金属钨丝上发生分解。实验测定，在不同的的初始压力下所对应的半衰期，获得下列数据3.5×1041.7×1040.75×1047.63.71.7试用计算的方法，计算该反应的级数和速率系数。解：根据实验数据，反应物的初始压力不断下降，相应的半衰期也不断下降，说明半衰期与反应物的起始浓度（或压力）成正比，这是零级反应的特征，所以基本可以确定是零级反应。用半衰期法来求反应的级数，根据半衰期法的计算公式即把实验数据分别代入，计算得同理，用后面两个实验数据计算，得所以，该反应为零级反应。利用零级反应的积分式，计算速率系

2、数。正规的计算方法应该是分别用3组实验数据，计算得3个速率系数，然后取平均值。这里只列出用第一组实验数据计算的结果，即2．某人工放射性元素，能放出粒子，其半衰期为15min。若该试样有80%被分解，计算所需的时间？解：放射性元素的蜕变，符合一级反应的特征。对于一级反应，已知半衰期的数值，就能得到速率系数的值，因为一级反应的半衰期是与反应物浓度无关的常数。然后再根据一级反应的定积分式，计算分解80%所需的时间。试样被分解80%，即转化分数，代入一级反应的定积分式，得所需时间为3．已知物质A的分解反应是一级反应。在一定温度下，当A

3、的起始浓度为时，分解20%的A需时。试计算(1)该反应的速率系数。(2)该反应的半衰期。(3)当A的起始浓度为时，分解20%的A所需的时间。解：(1)因为是一级反应，已知在A的分解分数，可利用一级反应的定积分式，计算速率系数k。即（2）一级反应的半衰期与反应物的起始浓度无关，只要知道速率系数的值，就能计算一级反应的半衰期，即(3)对于一级反应，在达到各种转化分数时，所需的时间与半衰期一样，都与反应物的起始浓度无关。所以，只要转化分数相同，所需的时间也就相同。现在A的分解分数都是20%，所以(3)的答案与已知的条件相同，也是。4

4、．某抗菌素A注入人体后，在血液中呈现简单的级数反应。如果在人体中注射0.5g该抗菌素，然后在不同时刻，测定A在血液中的浓度(以mg/100cm3表示)，得到下面的数据：4812160.4800.3260.2220.151(1)确定反应的级数。(2)计算反应的速率系数。(3)求A的半衰期。(4)若要使血液中抗菌素浓度不低于0.370mg/100cm3，计算需要注射第二针的时间。解：（1）有多种方法可以确定该反应的级数。方法1．因为测定时间的间隔相同，。利用一级反应的定积分式，则。在时间间隔相同时，等式右边是常数，则看等式左边c0

5、/c的值，是否也基本相同。将实验数据代入c0/c计算式进行计算，得等式左边c0/c也基本是一常数，所以可以确定该反应为一级。方法2．利用尝试法，假设反应是一级，将cA与t的值代入一级反应的积分式，用每两组实验数据计算一个速率系数值，看是否基本为一常数，计算得到的速率系数值基本为一常数，所以原来的假设是正确的，该反应为一级反应。也可以用作图，也就是用作图，若得到一条直线，说明是一级反应。(2)将(1)中得到的几个速率系数，取一个平均值，得。(3)利用一级反应的半衰期公式(4)方法1。利用一级反应的积分式，以在4h时测试的浓度为起

6、始浓度，不低于0.37mg/100cm3的浓度为终态浓度，计算从4h起到这个浓度所需的时间，所以，注射第二针的时间约是：方法2。利用实验数据和已经得到的速率系数值，先计算抗菌素的初始浓度解得抗菌素的初始浓度，则注射第二针的时间约为5．在大气中，CO2的含量较少，但可鉴定出放射性同位素14C的含量。一旦CO2被光合作用“固定”，从大气中拿走14C，作为植物的组成后，新的14C又不再加入，那么植物中14C的放射量会以5770年为半衰期的一级过程减少。现从一棵古代松树的木髓中取样，测定得到的14C含量是大气中CO2的14C含量的54

7、.9%，试计算该古松树的树龄。解：放射性同位素的蜕变是一级反应。设在大气中，CO2的14C含量为c0，古松树中14C的含量为c。根据已知的14C的半衰期，利用一级反应的特点，计算出速率系数的值再利用一级反应的定积分式，计算14C的量剩下54.9%所需的时间这就是该古松树的树龄，为4997年。6．某有机化合物A，在酸催化下发生水解反应，在323K，pH＝5的溶液中进行时，其半衰期为69.3min，在pH＝4的溶液中进行时，其半衰期为6.93min，且知在两个pH值的各自条件下，半衰期均与A的初始浓度无关。设反应的速率方程为试计算

8、(1)和的值。(2)在323K时，反应的速率系数k。(3)323K时，在pH＝3的水溶液中，A水解80％所需的时间。解：根据已知条件，半衰期均与A的初始浓度无关，这是一级反应的特征，所以对反应物A是一级反应，即。因为酸是催化剂，反应前后其浓度不变，可并入速率系数项，即根据一级