第一章习题 1 化学反应式与化学计量方程有何异同？化学反应式中计量系数与化学计量 方程中的计量系数有何关系？ 答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数 与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。 2 何谓基元反应？基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么？ 何谓非基元反应？非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什 么？ 答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基 元反应。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指1摩尔活化分 子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该 反应的反应分子数。一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。非 基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感 程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度 的敏感程度。 若将反应速率写成一人= dc d ,有什么条件？ 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用问歇反应器？ 答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关 系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。 5现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。 (1)A+2B+C A+C+D (2)A+2B→0 B+C+D C+D→E (3)2A+2B→C
第一章习题 1 化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量 方程中的计量系数有何关系? 答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数 与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。 2 何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么? 何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什 么? 答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基 元反应。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指 1 摩尔活化分 子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该 反应的反应分子数。一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。非 基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感 程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度 的敏感程度。 3 若将反应速率写成 t c r d d A A ，有什么条件? 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。 4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器? 答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关 系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。 5 现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。 (1)A+2B↔C A+C↔ D (2)A+2B↔C B+C↔D C+D→E (3)2A+2B↔C
IA=-k CACB +kacc-kgcaCc kacp )。=-2kca后+2kce rc=kcaci kzcc kjCACc kacp ro kgCACc-kaCD A=-k caci +kcc ②鱼=-2kcx后+2k,-k06e+k0 rc=kicACB-kacc -kyCBCc kacp -kscccp+koce ro kgCaCc kacp kscccp kocE A=-2k cici +2k.cc-kjcacc +kacp 3)=-2kc+2kc e=kcC哈-kce-kcCe+k,c To =kgCACc -kaCD 6气相基元反应A+2B→2P在30℃和常压下的反应速率常数k=2.65× 10'mkmo2s。现以气相分压来表示速率方程，即（一r=k2,求k=? (假定气体为理想气体) 解 T=273+30=303K k=2.65×10'mkmo2s e6号会) -A=k,PaP后 2.65×10 m'kmol-2s1 k(R)8314kJ.kmol-Kx303K) =1.655x10-kmol.m-skPa
1 A+C↔D 解 (1) D 3 A C 4 D 2 C 3 A C 4 D 2 C 1 A B 2 C 2 B 1 A B 2 C 3 A C 4 D 2 A 1 A B 2 2 r k c c k c r k c c k c k c c k c r k c c k c r k c c k c k c c k c (2) D 3 B C 4 D 5 C D 6 E 2 C 3 B C 4 D 5 C D 6 E 2 C 1 A B 2 C 3 B C 4 D 2 B 1 A B 2 C 2 A 1 A B 2 2 r k c c k c k c c k c r k c c k c k c c k c k c c k c r k c c k c k c c k c r k c c k c (3) D 3 A C 4 D 2 C 3 A C 4 D 2 B 2 C 1 A 2 C 2 B 2 B 1 A 2 C 3 A C 4 D 2 B 2 A 1 A 2 2 2 2 r k c c k c r k c c k c k c c k c r k c c k c r k c c k c k c c k c 6 气相基元反应 A+2B→2P 在 30℃和常压下的反应速率常数 kc=2.65× 104 m 6 kmol-2 s -1。现以气相分压来表示速率方程，即(− rA)=kPpApB 2，求 kP=? （假定气体为理想气体） 解 6 3 -1 -3 3 1 1 4 6 2 1 3 c P 2 A p A B 2 A B c 2 A c A B 4 6 2 1 c 1.655 10 kmol m s kPa 8.314kJ kmol K 303K 2.65 10 m kmol s ( ) 2.65 10 m kmol s 273 30 303K RT k k r k p p RT p RT p r k c c k RT p c k T
7有一反应在间歌反应器中进行，经过8min后，反应物转化掉80%，经过 18min后，转化掉90%，求表达此反应的动力学方程式。 解 1 k= XA 01-x 0.8 10.91 (kcwh==i81-092 假设正确，动力学方程为 dr 8反应A(g)B()→C(I)气相反应物A被B的水溶液吸收，吸收后A与B 生成C。反应动力学方程为：一r=k©C。由于反应物B在水中的浓度远大 于A,在反应过程中可视为不变，而反应物A溶解于水的速率极快，以至 于A在水中的浓度恒为其饱和溶解度。试求此反应器中液相体积为5时 C的生成量。已知e1 n'kmol"hr',ca=3kmol·m3,ca德=0.02kmol·m3 水溶液流量为10mhr。 解 -Ih kcACB 由己知条件，c与C均为常数 -=1x0.02×3=0.06 kmol.m-hr 反应时同即液相在反应器中的停留时间t一0=05 C的生成量Nc=0.06 kmol.mhr×0.5hr×5m3=0.15kmol 9反应2H,+2NO→N2+2H,O,在恒容下用等摩尔H,N0进行实验，测得 以下数据 总压/MPa0.02720.03260.03810.04350.0543 半衰期/s 265 186 135 104 67 求此反应的级数
2 7 有一反应在间歇反应器中进行，经过 8min 后，反应物转化掉 80％，经过 18min 后，转化掉 90％，求表达此反应的动力学方程式。 解 2 A A A0 18min A0 8min A A A0 d d 2 1 1 0.9 0.9 18 1 ( ) 2 1 1 0.8 0.8 8 1 ( ) 1 1 kc t c kc kc x x c kt 假设正确，动力学方程为 8 反应 A(g) +B(l)→C(l)气相反应物 A 被 B 的水溶液吸收，吸收后 A 与 B 生成 C。反应动力学方程为：− rA=kcAcB。由于反应物 B 在水中的浓度远大 于 A，在反应过程中可视为不变，而反应物 A 溶解于水的速率极快，以至 于 A 在水中的浓度恒为其饱和溶解度。试求此反应器中液相体积为 5m3时 C 的生成量。已知 k=1m3 kmol-1 hr-1，cB0=3kmol·m -3，cA 饱和=0.02 kmol·m -3， 水溶液流量为 10m3 hr-1。 解 0.06kmol m hr 0.5hr 5m 0.15kmol 0.5hr 10m hr 5m 1 0.02 3 0.06kmol m hr 3 1 3 3 1 3 3 1 A A A B A B C NC r r k c c c c 的生成量 反应时间即液相在反应器中的停留时间 由已知条件， 与 均为常数 9 反应 2H2 2NO N2 2H2O ，在恒容下用等摩尔 H2，NO 进行实验，测得 以下数据 总压/MPa 0.0272 0.0326 0.0381 0.0435 0.0543 半衰期/s 265 186 135 104 67 求此反应的级数
解 dps=k;p -p"dp=k dt -Tp"dp=dr +司你-吹） n-b-05p哈)=r 1 1=pPa=0.5p0 1-0.5 n-可P的=加 吃84t-咖p=h PAo=P& PA00.13600.16300.19050.21750.2715 12265186 135104 67 hP0-1.995-1.814-1.658-1.526-1.304 1h1n5.5805.2264.9054.6444.205 hn对nPo作图，得直线 80- 2 Y=A B X Parameter Value Error 160217001399 B -1.9946 0.00834 斜率-1.9946 -1.9946=1-n n≈3 三级反应 3
3 解 ln 5.580 5.226 4.905 4.644 4.205 ln 1.995 1.814 1.658 1.526 1.304 265 186 135 104 67 0.1360 0.1630 0.1905 0.2175 0.2715 2 1 1 ln ln 1 1 0.5 ln 1 1 0.5 0.5 1 1 0.5 1 1 1 d d d d d d 1 2 A0 1 2 A0 A0 1 2 A0 p 1 1 2 1 A0 p 1 p 1 2 1 A0 1 1 1 2 A A0 A0 p 1 A 1 p A0 1 A 0 A p A A p A A A 0 A A0 1 2 t p t p n p t p p k n p t k n p p k t n t t p p p p k t n k t n p p p t k p p p k t t p n n n n n n n n p p n p p t n n n 总 ln t1 2对ln pA0作图，得直线 Y = A + B * X Parameter Value Error A 1.60217 0.01399 B -1.9946 0.00834 斜率1.9946 1.9946 1 n n 3 三级反应 -2.1 -2.0 -1.9 -1.8 -1.7 -1.6 -1.5 -1.4 -1.3 -1.2 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 ln t1/2 lnpA0
0考版虚A3即，头动方学方框为-久=普=号认棉导在塑 容下以总压表示的动力学方程。 解 A P总 1=0nA0 0 0 1=1 n 3no-n） PA 3(PAo-PA)3PAo-2PA Px=(PAo-Pe) n=Bpa-psy 2RT V dn=-2RP 3Po-Ps上 =k- 2RT p丝=6pa-Ps】 11A和B在水溶液中进行反应，在25℃下测得下列数据，试确定该反应反应 级数和反应速度常数。 时间/s 116.8319.8490.2913.81188∞ c/kmo1·m399.090.683.070.665.342.4 a/kmol·m356.6 48.2 40.628.222.90 解 由c~42.4可知反应应按下列方式A+B+产物进行 设为二级反应 _dcA=kcc积分得：k= 1 In dr CAO-CBO CAOCB 以 】一n三对t作图若为直线，则假设正确。 由co-ca42.4整理得数据如下： t 116.8319.8490.2913.81188
4 10 考虑反应 A 3P ，其动力学方程为 V n k t n V r A A A d 1 d 试推导在恒 容下以总压表示的动力学方程。 解 总 总 总 总 总 总 总 总 p p t p V RT p p V k t p RT V V p RT V n RT p p V p p p n p p p p p t t n n n p p t n p A0 A0 A A0 A A0 A A A0 A A0 A A A0 A A0 A0 A0 3 d d 2 3 d d 1 2 d 2 d 2 3 3 2 1 3 3 2 3 0 0 0 A P 11 A 和 B 在水溶液中进行反应，在 25℃下测得下列数据，试确定该反应反应 级数和反应速度常数。 时间/s 116.8 319.8 490.2 913.8 1188 ∞ cA/kmol·m -3 99.0 90.6 83.0 70.6 65.3 42.4 cB/kmol·m -3 56.6 48.2 40.6 28.2 22.9 0 解 由 cA-cB=42.4 可知反应应按下列方式 A+B→产物进行 设为二级反应 A B A d d kc c t c 积分得： A0 B A B0 A0 B0 ln 1 c c c c c c kt 以 B A A0 B0 ln 1 c c c c 对 t 作图若为直线，则假设正确。 由 cA0-cB0=42.4 整理得数据如下： t 116.8 319.8 490.2 913.8 1188