思考题和习题解答 即C的生成速率决定于k1。 10.蔗糖在稀溶液中,按照下式水解: C12H2O1+H2O—>C6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6(果糖) 当温度与酸的浓度一定时,反应速率与蔗糖的浓度成正比。今有一溶液 ldm3溶液中含有0.300molC1H2O1及0.1 mol hcl,在48℃时, 20min内有32%的蔗糖水解。(1)计算反应速率系数;(2)计算反应 开始时(t=0)及20min时的反应速率;(3)问40min后有多少蔗糖 水解:(4)若60%的蔗糖发生水解,需多少时间?(5)反应40min要 得到6kg葡萄糖,试求反应器的有效容积。 I CA I 1-a 20 min 1-0 =0.0193min (2)t=0时UA=kACA0=0.0193min×0.300 mol- dm3 580×10-3mol,dm3,min1 1=20 min Bt UA=kACA=kACAo(I-a) =00193min2×0.300 mol- dm-3×x(1-0.32) =3.94×10-3 mol- dm-3,min (3)ln(1-a)=-kAt=-00193×40=-0772 ∴a=054=54% (4)1kA1-a009mmh、1 1-0=47mn (5)由(3)得cp=0.54×0.300 mol- dm-=0.162mol.dm3 mol= 33.3 mol M0.1802 dm=206 dm Cp0.162
·130· 思考题和习题解答 即 C 的生成速率决定于 k1。 10. 蔗糖在稀溶液中，按照下式水解： C H O +H O C H O ( )+C H O ( ) 12 22 11 2 6 12 6 6 12 6 ⎯ →⎯ 葡萄糖 果糖 当温度与酸的浓度一定时，反应速率与蔗糖的浓度成正比。今有一溶液， 1 dm3 溶液中含有 0.300 mol C12H22O11及 0.1 mol HCl，在 48℃时， 20min 内有 32%的蔗糖水解。 (1) 计算反应速率系数； (2) 计算反应 开始时（t = 0）及 20 min 时的反应速率； (3) 问 40 min 后有多少蔗糖 水解； (4) 若 60%的蔗糖发生水解，需多少时间？ (5) 反应 40 min 要 得到 6 kg 葡萄糖，试求反应器的有效容积。 解：(1) 1 A A0 A 0.0193min 1 0.32 1 ln 20 min 1 1 1 ln 1 ln 1 − = − = − = = c t α c t k (2) t = 0 时 3 3 1 1 3 A A A0 5.80 10 mol dm min 0.0193min 0.300 mol dm − − − − − = × ⋅ ⋅ υ = k c = × ⋅ t = 20 min 时 ( ) 3 3 1 1 3 A A A A A0 3.94 10 mol dm min 0.0193 min 0.300 mol dm 1 0.32 (1 ) − − − − − = × ⋅ ⋅ = × ⋅ × − υ = k c = k c −α (3) ln 1 40 = ( ) − =− =− α k t A 0 0193 0 772 . . × − ∴ α = = 054 54% . (4) t k = − = − = − 1 1 1 1 0 0193 1 0 60 47 1 A ln min ln 1 min α . . (5) 由(3)得 3 3 p 0.54 0.300 mol dm 0.162 mol dm − − c = × ⋅ = ⋅ mol 33.3 mol 0.1802 6 p = = = M m n 3 3 p p dm 206 dm 0.162 33.3 = = = c n V
第7章化学动力学 11.在水溶液中,2-硝基丙烷与碱作用为二级反应,其速率系数与 温度关系为lg(k/dm3mol-l·min-)=1190-3163/7/K),已知两个反 应物初始浓度均为800×10-3 mol-dm-3,试求在15min内使2-硝基丙 烷转化率达70%的反应温度。 19 4 dm.mol 3163 lg194=1l T/K ∴T=2981K 12.N2O的热分解反应在定温时N2O的半衰期l与初压P成反 比。今测得不同温度时的数据如右。试1/℃694757 推测其反应级数,并求:(1)各温度下的_PkPa392480 速率系数(浓度以 mol- dm表示,时间 1520212 以s表示);(2)反应的活化能。 解:因t12与P成反比,故为二级反应 112 CAo I12 po 694℃时k 8.3145×967.15 mol 1520×392×10 757℃时k=/°3145×103015)m3.mol-
第 7 章 化学动力学 ·131· 11. 在水溶液中，2-硝基丙烷与碱作用为二级反应，其速率系数与 温度关系为 lg( / dm mol min ) 3 −1 −1 k ⋅ ⋅ = 11.90 − 3163/(T / K) ，已知两个反 应物初始浓度均为8 00 10 3 3 . × ⋅ − − mol dm ，试求在 15 min 内使 2-硝基丙 烷转化率达 70%的反应温度。 解： ( ) ( ) 3 1 1 3 1 1 3 A0 A 19.4 dm mol min dm mol min 15 8.00 10 1 0.70 0.70 1 − − − − − = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ × × − = − = α α tc k lg19.4 = 11.90 K − 3163 T / ∴ T = 2981. K 12. N O2 的热分解反应在定温时 N O2 的半衰期t1 2 与初压 p0成反 比。今测得不同温度时的数据如右。试 推测其反应级数，并求：(1) 各温度下的 速率系数（浓度以 mol dm⋅ −3 表示，时间 以 s 表示）； (2) 反应的活化能。 解：因t1 2/ 与 p0成反比，故为二级反应 (1) k t c RT t p A A0 = = 1 12 12 0 / / 694℃时 3 1 1 3 1 1 A 3 = 0.135 dm mol s m mol s 1520 39.2 10 8.3145 967.15 − − − − ⋅ ⋅ ⎟ ⋅ ⋅ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ × × × k = 757℃时 3 1 1 3 1 1 A 3 = 0.842 dm mol s m mol s 212 48.0 10 8.3145 1030.15 − − − − ⋅ ⋅ ⎟ ⋅ ⋅ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ × × × k = t / ℃ 694 757 / kPa 0 p 39.2 48.0 /s 1 2 t 1520 212