1、化学反应的速率1. 什么是化学反应的平均速率，瞬时速率？两种反应速率之间有何区别与联系？答：平均速率是指在时间间隔 t 内，反应物或生成物浓度的变化量。而瞬时速率是指某一时刻的反应速率；前者是一个平均概念，相对于一个时间段而言，而后者是一个瞬时概念，是相对于某一时刻而言。2. 分别用反应物浓度和生成物浓度的变化表示下列各反应的平均速率和瞬时速率，并表示出用不同物质浓度变化所示的反应速率之间的关系。这种关系对平均速率和瞬时速率是否均适用？（1） N2 + 3H2 2NH 3（2） 2SO2 + O2 2SO 3（3） aA + Bb gG + hH 解 （1） = = =Vt 2tH 2tN 3
2、V = = =瞬 0limt t 20lit t 20lim tNH 3V = V = V2N312H3N两种速率均适用。（2） （3）同（1） 。3. 简述反应速率的碰撞理论的理论要点。答：碰撞理论认为：（1） 、反应物分子之间的相互碰撞是反应进行的先决条件，碰撞频率越高，反应速率越大。（2） 、碰撞中能发生反应的一组分子首先必须具备足够的能量，以克服分子无限接近时，电子云之间的斥力，从而导致分子中原子的重排，即发生化学反应。（3） 、能量是有效碰撞的一个必要条件，但不充分，只有当活化分子组中的各个分子采取合适的取向进行碰撞时，反应才能发生。（4） 、活化能：发生有效碰撞的最低能量。4. 简
3、述反应速率的过渡状态理论的理论要点。答：过渡状态理论认为：（1） 、当两个具有足够的平均能量的反应物分子相互接近时，分子中的化学键要经过重排，能量要重新分配。在反应过程中，要经过中间的一个过渡状态，即反应物分子要先形成活化配合物。（2） 。反应速率与下列三个因素有关：活化配合物的浓度，活化配合物分解的几率，活化配合物的分解速率。（3） 、应用过渡状态理论讨论化学反应速率时，可将反应过程中体系势能变化情况在反应历程势能图上。（4） 、活化能：反应物与活化配合物之间的能量差。5. 反应 C2H6 C2H4 + H2，开始阶段反应级数近似为 级，910K 时速率常数为231.13dm1.5mol s
4、 。试计算 C2H6（g）压强为 1.33104Pa 时的起始分解速率 （以 C2H6的5.01 0变化表示） 。解：P = cRT 313.1.760/8.490Pc molLRT 3 3 52 201.(1.760)8.10kc 6. 295K 时，反应 2NO + Cl2 2 NOCl，其反应物浓度与反应速率关系的数据如下：NO/moldm 3Cl2/moldm 3Cl2/moldm s310.1000.5000.1000.1000.1000.5008.0102.010 14.010 2问：（1）对不同反应物反应级数各为多少？（2）写出反应的速率方程；（3）反应的速率常数为多少？解： =
5、 kC xNOCyCl2（1） x =212 8520x y=113 8540y（2）即 kC2NOCCl2 ( 三级反应)（3）33128.018.kdmols A7. 反应 2 NO（g） + 2 H2（g） N2（g） + 2 H2O 其速率方程式对 NO（g）是二次、对 H2（g）是一次方程。（1） 写出 N2 生成的速率方程式；（2） 如果浓度以 moldm3 表示，反应速率常数 k 的单位是多少？（3） 写出 NO 浓度减小的速率方程式，这里的速率常数 k 和（1）中的 k 的值是否相同，两个 k 值之间的关系是怎样的？解：（1） N2=k1C2NOCH2（2）三级反应，k 的单位
6、为 dm6mol-1s-1（3） NO=k2C2NOCH2 k2 = 2k122NON8. 设想有一反应 Aa + bB + cC 产物，如果实验表明 A，B 和 C 的浓度分别增加 1 倍后，整个反应速率增为原反应速率的 64 倍；而若A与B保持不变，仅C增加 1 倍，则反应速率增为原来的 4 倍；而A、B各单独增大到 4 倍时，其对速率的影响相同。求 a，b，c 的数值。这个反应是否可能是基元反应？解：设 kCxACyBCzC 由题意得121 6xyzxyz12 2xz又 x = y x=y=z=2该反应可能是基元反应，也可能不是基元反应。9. 一氧化碳与氯气在高温下作用得到光气（COCl
7、 2） ，实验测得反应的速率方程为：= kCOCl2dtCOl23有人建议其反应机理为：Cl2 2ClCl + CO COCl COCl + Cl2 COCl2 + Cl（1） 试说明这一机理与速率方程相符合；（2） 指出反应速率方程式中的 k 与反应机理中的速率常数（k 1，k ，k 2，k ）间的关系。答： 232dCOlkCOlltk2Cl2CO=k-2COCl 2COlkClOk1Cl2=k-1Cl2 , 代入上式，得122kClCl13222 231 dCOlkCOltA12231kkA10. 如何正确理解各种反应速率理论中活化能的意义？答 ：在碰撞理论中，活化能指能发生有效碰撞的活
8、化分子组所具有的最低能量的 NA 倍，N A 是阿佛加德罗常数。在过渡态理论中，活化能体现着一种能量差，即反应物和活化配合物之间的能量差。11. 高温时 NO2 分解为 NO 和 O2，其反应速率方程式为 (NO2) = kNO22在 592K，速率常数是 4.9810 dm3mol s ，在 656K，其值变为 4.74dm3mol s ，计算该11 1反应的活化能。解：依据阿累尼乌斯公式21124.71ln ln09859265kEa EaRTR 解得 Ea = 113.7kJmol-112. 如果一反应的活化能为 117.15kJmol ，问在什么温度时反应的速率常数 k的值是 400K
9、 速率常数1的值的 2 倍。解： 1ln2 40840EaTKR13. 反应 N2O5 2NO 2 + O2，其温度与速率常数的数据列于下表，求反应的活化能。T/K K/s 1T/K K/s 1338328318 4.8710 31.5010 34.9810 43082982731.3510 43.4610 57.8710 7解 ：依据阿氏公式求取 Ea 平均值2112lnkEaRT如： 14.871ln 108.541503283EaEakJmolR A最后求平均值得 Ea = 103.1kJmol-114. CO（CH 2COOH） 2 在水溶液中分解丙酮和二氧化碳，分解反应的速率常数在
10、283K 时为 1.08104moldm3s1，333K 时为 5.48102 moldm3s1，试计算在 303K 时，分解反应的速率常数。解：先求得反应的活化能求得 Ea25.481n28310Eal R再以一者代入求第三者，k = 1.6710-3moldm-3s-15.481ln303EakR15. 已知 HCl（g）在 1.013105Pa 和 298K 时的生成热为 92.3kJmol 1，生成反应的活化能为1135kJmol 1，试计算其逆反应的活化能。解： fH = Ea-Ea*Ea* = Ea fH = 1135（ -92.3） 205.3（kJmol- 1）16. 下面说法
11、你认为正确与否？说明理由。（1） 反应的级数与反应的分子数是同义词。（2） 在反应历程中，定速步骤是反应速率最慢的一步。（3） 反应速率常数的大小就是反应速率的大小。（4） 从反应速率常数的单位可以判断该反应的级数。答 ：（1）这种说法不正确。反应的级数是一个宏观概念，可以是分数，整数甚至负数。而反应的分子数是一个微观概念，只能是整数。（2）这种说法不正确。在典型的复杂反应中，平行反应的定速步骤为快速步骤，而对峙反应的控速步骤为慢速步骤。（3）这种说法不正确。反应速率常数不仅与温度有关，还与浓度、压力、催化剂有关。（4）正确。 kNO2H217. 反应 2 NO（g） + 2 H2（ g） N2（g） + 2 H2O(g)的反应速率表达式为 = kNO22H2，试讨论下列各种条件变化时对初速率有何影响。（1） NO 的浓度增加一倍；（2） 有催化剂参加；（3） 将反应器的容积增大一倍；（4） 将反应器的容积增大一倍；（5） 向反应体系中加入一定量的 N2。答：（1）速率变为原来的 4 倍； （2）反应速率加快；（3）反应速率减小； （4）速率变为原来的 0.125 倍；（5）无影响（恒容） ；减小（恒压） 。
