化学动力学计算题课件.pptx

1、解解：tVVtcctk0A0,AAln1ln1 t / min 5 10 20 30 50 kA / min1 0.0434 0.0436 0.0428 0.0440 0.0440 =0.0436 min1 8-1-2 二甲醚的气相分解是一级反应： CH3OCH3（g）CH4（g）+ H2（g）+ CO（g）504时把二甲醚充入真空的定容反应器内，测得总压力数据如下： t / s 0 390 777 1587 3155 p/kPa 41.3 54.4 65.1 83.2 103.9试计算该反应在504的反应速率系(常)数及半衰期。解解：p =3p0 =123.9 kPa tpppptcctk0

2、A0,AAln1ln1 t / s 390 777 1587 3155 kA/104s1 4.43 4.37 4.46 4.50 =4.44104 s1 t1/2 =ln2 /kA =1.56103 s 。Ak 8-2-1 均相反应2A+B 3Y+Z在一定温度体积下进行，测得动力学数据如下： 实验编号 123 4反应温度T/K 300300300 320cA,0/molm3 12001200600 800cB,0/molm3 500300500 800A,0/molm3s110864.827.0 11530其中cA,0及cB,0分别表示A及B的初始浓度；A,0表示A的初始消耗速率，即tcddA

3、，假定反应速率方程的形式为BAAAcck。(1)确定,的值和总反应级数；(2)计算活化能。解解：(1) BAAAcck 由实验1,3知，cB,0不变，cA,0减半，而A,0仅为原来的1/4； 可知 =2。 由实验1,2知，cA,0不变，cB,0从500 molm3 降到300 molm3， 而A,0从108 molm3s1降到64.8 molm3s1；可知 =1。 故 B2AAcck 从实验1,2,3可以计算出300 K时，kA(300K)的平均值。 kA(300K)=1.5107 m6mol2s1 解得： Ea=200 kJmol1 (2) 把(1)的结果代入Arrhenius方程，得K30

4、01K3201K300K320lnAAREkka 8-2-2 某反应在15.05时的反应速率系(常)数为34.40103 dm3mol1s1,在40.13时的反应速率系(常)数为189.9103 dm3mol1s1。求反应的活化能，并计算25.00时的反应速率系(常)数。 解解：2121a12)()(lnTTTTRETkTk即 288.20K313.28K313.28)K(288.20mol8.314JK1040.34109 .189ln11a33EE a = 51.13 kJmol1 )11()()(ln11TTRETkTka即)288.20K1298.15K1(molK8.314Jmolk

5、J1051.131040.34)(ln11133Tkk(T) = 70.1210-3dm3mol-1s-1。 8-3-1 下列平行反应，主、副反应都是一级反应： Y(主反应) Z(副反应)Ak1k200. 4/K2000)s/lg(11Tk 已知00. 8/K4000)s/lg(12Tk (1) 若开始只有A，且cA,O = 0.1 moldm-3，计算400 K时，经10 s，A的转化率为多少 ? Y和Z的浓度各为多少 ? (2) 用具体计算说明，该反应在500 K进行时，是否比400 K时更为有利 ? 解解： (1) 由tkkx)(11ln21A代入已知条件：k1(400 K) = 0.1

6、 s-1； k2(400 K) = 0.01 s -1 则 s10s01. 0s1 . 011ln11Ax解得： xA = 0.667 因为 cY / cZ = k1 / k2，cY + cZ = cA,0 xA 所以 cY = 0.0606 moldm-3，cZ = 0.00606 moldm -3 ； (2) 400 K时，10)K400(K)400(/21ZYkkcc500 K时，0 . 1)K500()K500(/21ZYkkcc故在400 K反应对主产物更有利。 反应的活化能E1 = 1088 kJmol1， E2 = 837 kJmol1，指前参量k0,1 = k0,2，试问温度由

7、300K升高至 600K，反应产物中Y与Z的浓度之比提高了多少倍？ Y ZAk1k2 平行反应 为一级反应，8-3-2解解：RTEERTERTEkkkkcc/ )(/2, 0/1 , 021ZY2121eee153eeee)K3001K6001(10molKJ314. 87 .838 .108()11(/ )()/(K300ZYK600ZY311212121 ）TTREETREETREEcccc 即Y与Z的浓度比提高了153倍。 8-4-1 反应 2NO(g) + O2(g)= 2NO2(g) 的反应机理为： 2NO N2O2 ； N2O2 2NO ； O2 +N2O2 2NO2 。试分别用平

8、衡态处理法与稳定态处理法建立总反应的动力学方程式。1k1k2k 解解：按平衡态处理法：11222(NO)O(Nkkcc；21122(NO)ON(ckkc；2112222222(NO)(O2)O(N)(O2d)(NOdckkckccktc； )(O(NO)222121cckkk按稳定态处理法0)O(N)(O)O(N(NO)d)O(Nd22222212122cckckcktc)(O(NO)ON(2212122ckkckc；)O(NO)-)(O2)O(N)(O2d)(NOd221212222222ckkckckccktc)(O)(O(NO)22212221ckkcckk8-4-2 反应 2NO +

9、O22NO2 的反应机理为及各元反应的活化能为：2NO N2O2 ； E1=82 kJmol1N2O2 2NO ； E-1= 205 kJ mol1N2O2 +O2 2NO2 ； E2 =82 kJ mol11k1k2k设前两个元反应达平衡，试用平衡态处理法建立总反应的动力学方程式，并求表观活化能。 解解：由前两个元反应达平衡，得 k1c(NO)2 =k-1c(N2O2) ； 所以 c(N2O2)= c(NO)2 ； =2k2c(N2O2)c(O2)=2k2 c(NO)2c(O2) = c(NO)2c(O2) = kc(NO)2c(O2)； 11kktcd(NOd)211kk1212kkk。1212kkkk然后，对k 取对数，并对温度T 求导数 Ea = E 1+E2 E-1 ，代入数值 ，得 Ea =( 82 + 82205 ) kJmol1=41 kJmol1 。 TkTkTkTTkdlnddlnddlndd2lnddlnd121再由阿仑尼乌斯公式，得