-化学动力学VIP免费

第三章化学动力学3-1．在1100K时，3NH(g)在金属钨丝上发生分解。实验测定，在不同的3NH(g)的初始压力0p下所对应的半衰期12t，获得下列数据0/Pap3.5×1041.7×1040.75×10412/mint7.63.71.7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3NH(g)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12121,121,2ntata即12,112,221ln/1ln(/)ttnaa把实验数据分别代入，计算得12,112,2440,20,1ln/ln7.6/3.7110ln(/)ln(1.710/3.510)ttnpp同理，用后面两个实验数据计算，得ln3.7/1.710ln(0.75/1.7)n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0120022patkk43100123.510Pa2.310Pamin227.6minpkt3-2．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。112ln2ln2=0.046min15minkt试样被分解80%，即转化分数0.80y，代入一级反应的定积分式，得所需时间为111ln1tky111ln35.0min0.046min10.803-3．已知物质A的分解反应是一级反应。在一定温度下，当A的起始浓度为30.1moldm时，分解20%的A需时50min。试计算(1)该反应的速率系数k。(2)该反应的半衰期12t。(3)当A的起始浓度为30.02moldm时，分解20%的A所需的时间。解：(1)因为是一级反应，已知在50min内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11ln1kty3111ln4.4610min50min10.2（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1231ln2ln2155.4min4.4610mintk(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50min。3-4．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t，测定A在血液中的浓度Ac(以mg/100cm3表示)，得到下面的数据：/ht4812163A/(mg/100cm)c0.4800.3260.2220.151(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，4ht。利用一级反应的定积分式0lncktc，则0exp()cktc。在时间间隔相同时，等式右边是常数，则看等式左边c0/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00.4800.3260.222===1.470.3260.2220.151cc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，10.480ln4h0.0967h0.326kk10.326ln4h0.0961h0.222kk10.222ln4h0.0963h0.151kk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1lntax作图，也就是用A1lntc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10.0964hk。(3)利用一级反应的半衰期公式121ln2ln27.19h0.0964htk(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，1lnatkax110.480ln2.70h0.0964h0.370所以，注射第二针的时间约是：(2.74.0)h6.7ht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1lnaktax13ln0.0964h4.0h0.480(mg/100cm)a解得抗菌素的初始浓...