物理化学第五版课后习题答案

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1、第十一章化学动力学11－1反应SO2Cl2(g)SO2(g)＋Cl2(g)为一级气相反应，320℃时k＝2.2×10－5s－1。问在320℃加热90minSO2Cl2的分解分数为若干？解：ln＝2.2×10－5×90×60＝0.118＝1.126＝0.8880＝xA＝0.11211－2某一级反应AB的半衰期为10min。求1h后剩余A的摩尔分数。解：＝k＝＝＝0.06931min－1ln＝0.06931×60＝4.1586＝1－xA＝0.0156211－3某一级反应，反应进行10min后，反应物反应掉30％。问反应掉5

2、0％需要多少时间？解：k＝ln＝ln＝0.03567min－1＝5.945×10－4s－1t＝ln＝ln＝19.43min＝＝11－425℃时，酸催化蔗糖转化反应：C12H23O11(蔗糖)＋H2OC6H12O6(葡萄糖)＋C6H12O6(果糖)的动力学数据如下(蔗糖的初始浓度c0为1.0023mol·dm－3，时刻t的浓度为c)t∕min0306090130150(c0－c)∕mol·dm－300.10010.19460.27700.37260.4676(1)试证明此反应为一级反应，并求速率常数及半衰期；(2)若蔗糖

3、转化95%需多长时间？解：(1)t∕min0306090130180c∕mol·dm－31.00230.90220.80770.72530.62970.5347lnc2.297×10－3－0.1029－0.2136－0.3212－0.4625－0.626051lnc～t呈直线关系，故反应为一级反应k＝0.003491min＝＝＝198.55min(2)t＝＝858.13min11－5对于一级反应，试证明转化率达到87.5%所需时间为转化率达到50%所需时间的3倍。对于二级反应又应为多少？解：对于一级反应有：ln＝ktt

4、＝＝3对于二级反应有：＝711－6偶氮甲烷分解反应：CH3NNCH3(g)C2H6(g)＋N2(g)为一级反应。287℃时，一密闭恒容容器中CH3NNCH3初始压力为21.332kPa，1000s后总压力为22.732kPa，求k及。解：CH3NNCH3(g)C2H6(g)＋N2(g)t＝tpyp0－pyp0－pyp总＝2p0－pypy＝19.932kPa或t＝tp0－pxpxpxp总＝p0＋pxpx＝p总－p0＝1.4kPak＝ln＝ln＝ln＝＝6.788×10－5s51－1或k＝ln＝＝6.788×10－5s－1

5、或a＝＝0.06563k＝＝＝6.788×10－5s－1＝＝＝10211.4s＝170.2min11－7硝基乙酸在酸性溶液中的分解反应(NO2)CH2COOH(l)CH3NO2(l)＋CO2(g)为一级反应。25℃、101.3kPa下，测定不同反应时间产生的体积如下：t∕min2.283.925.928.4211.9217.47∞V∕cm34.098.0512.0216.0120.0224.0228.94反应不是从t＝0开始的。求速率常数k。解：(NO2)CH2COOH(l)CH3NO2(l)＋CO2(g)t＝0cA,

6、0V0t＝tcA,tVtt＝∞0V∞cA,0∝(V∞－V0)cA,t∝(V∞－Vt)ln＝ln＝kt作图如下：t∕min2.283.925.928.4211.9217.473.21283.03932.82852.55962.18831.5933k＝0.1066min－111－8某一级反应A产物，初始速率为1×10－3mol·dm－3·min－1，1h后速率为0.2551×10－3mol·dm－3·min－1。求k、和初始浓度cA,0。解：v0＝kcA,0＝1×10－3mol·dm－3·min－1v＝kcA＝0.25×1

7、0－3mol·dm－3·min－1＝4k＝ln＝＝0.02310min－1＝＝＝30mincA,0＝＝＝0.04329mol·dm－311－9现在的天然铀矿中238U∕235U＝139.0∕1。已知238U的蜕变反应的速率常数为1.520×10－10a－1，235U的蜕变反应的速率常数为9.72×10－10a－1。问在20亿年前(2×109a)，238U∕235U等于多少？(a是时间单位年的符号)解：ln＝k238tln＝k235tln＝(k238－k235)tln＝＋(1.52－9.72)×10－10×2×109＝4

8、.9345－1.64＝3.2945＝26.96或＝0.2621＝0.8569＝139×＝139×＝26.9611－10某二级反应A(g)＋B(g)2D(g)在T、V恒定的条件下进行。当反应物初始浓度为cA,0＝cB,0＝0.2mol·dm－3时，反应的初始速率为－＝5×10－2mol·dm－3·s－1，求速率常数kA及kD。解：k