7、对于复杂反应，任一中间产物B在何种条件下才能对其运用稳态近似法处理？ 8、发生爆炸反应的主要原因是什么？
9、催化剂能够加快反应速度的主要大原因是什么？
10、在多孔性催化剂表面上的气—固相催化反应要经过哪些具体步骤？整个过程的速度如何确定？
概念题答案 8·2·1
1、kD = 2kA。2、由题给速度常数kA的单位可知，此反应为二级反应，即n =2, A的半衰期
t1/2?1/kAcA,0=1/(2.5?10?3s?1·mol?1·dm?3?0.02mol·dm?3)= 2?104s = 5.5556ln
3、反应的半衰期t1/2 = 30s，它与初始压力的大小无关，必为一级反应，所以n =1, k = ln2/t1/2 = ln 2/30s = 0.02310s。
4、由题给数据可知，在一定T、V下，反应的半衰期与反应物的初始压力（或浓度）成正比，此反应必为零级反应，故n = 0，k = pA,0 / 2t1/2 = 100kPa /2?25s = 2.0 kPa·s?1
5、由题给k的单位可知，为一级反应，
kt?ln(c0/c)，t2/t1?ln(0.4/0.1)/ln(2.0/0.5)?ln4/ln4?1
6、设为一级反应，在一定温度下，对指定反应k为定值，
kt1/2?ln2
（1） （2）
kt3/4?ln{1/(1?3/4)}ln4?2ln2
式（2）/式（1），得t3/4 = 2t1/2，故此反应必为一级反应，即n =1。 7、由kc的单位可知，此反应为二级反应，n =2
kp?kc(RT)1?n?kc/RT=20mol?1?10?3m3·s?1/(8.314J·K?1·mol?1?500K)
= 4.81?10?6Pa?1·s?1
8、dcB / dt = k1cA ? k?1cB。 9、dcB / dt = k1cA ? k?1cB ? k2cB ? dcA / dt = k1cA ? k?1cB 10、?dcA / dt =(k1+k2)cA； cB / cD = nB / nD = pB / pD = k2 / k1
??11、?rGm(298.15K) = 2?fGm(HCl, g, 298.15K) = ?184.614 kJ·mol?1。12、平衡状态。
8·2·2
1、?dcB / dt = kcAcB = kcA,0 cB = k?cB， ∴ n =1
2、对于基元反应，当各反应物的物质的浓度相差不大时，反应的级数等于反应的分子数；当有一种反应物在反应过程中大量过剩时，则可出现反应级数小于反应分子数的情况。故本题应当是反应级数等于或小于反应的分子数。
3、质量作用定律只适用基元反应。4、基元反应的分子数，只能是1、2、3这三个正整数。 5、反应级数可正、可负、可为零，既可以是整数也可以是分数，简而言之，反应级数可以是任意值。6、必为零级反应。因为cA,0 ? cA = kAt, 当cA = 0时，t = t? = cA,0 / kA
7、反应（1）
kAt1/2,A = ln 2, 当t1 = 2t1/2,A时，2kAt1/2,A?ln(cA,0/cA)?2ln2?ln4
∴ cA,0/cA?4,cA?cA,0/4 反应（2）
kBt1/2,B?1/cB,0，当tB?2t1/2,B时，2kBt1/2,B?1/cB?1/cB,0?2/cB,0
142
∴1/cB?2/cB,0?1/cB,0?3/cB,0,cB?cB,0/3cA/cB?(cA,0/cB,0)?3/4?2?3/4?1.5cA = 1.5cB 8、E1一定是大于60.0kJ·mol?1。9、基元反应的活化能一定大于零。非基元反应的活化能，可以是正值，也可以是负值，甚至为零，若未给出具体反应，其活化能无法确定。
10、反应级数必然为2。11、自由原子结合成稳定分子的反应不需要活化能，所以Ea = 0。 12、一级反应kt1/2 = ln2， 3kt1/2 = ln(c0/c) = ln (n0 / n) =3 ln2 =ln23，∴ n0 / n =23 = 8, n = n0 / 8 13、升高反应温度。升高反应温度，可以使活化能较大的反应（1）的反应速度增大的倍数，大于活化能较小的反应（2）的反应速度增大的倍数，因而有利于产物B的生成。
8·2·3
1、一级反应具有三个明显的特征：（1）ln(cA/[c])与t[t]成直线关系（直线的斜率m与速率常数kA的关系为kA = ?m[k]；（2）k的单位为[t]?1，即时间单位的倒数；（3）一级反应的半衰期t1/2=ln2/k，即t1/2的大小与反应物的初浓度c0无关。
2、二级反应具有下列明显的特征：（1）1/(c/[c])与t/[t]成直线关系（直线的斜率为m=kA/[k]）；（2）速率常数k的单位[k]=[物质的量浓度?时间]?1或[压力?时间]?1；（3）半衰期t1/2,A = 1/(kAcA,0)，即半衰期与反应物的初始浓度成反比。
3、基元反应是组成一切化学的应的基本单元、反应的具体步骤。反应机理（或反应历程）一般指某化学反应是由哪些个基元反应组成的。从微观上讲，一个化学反应往往要经历若干个具体步骤，即基元反应，才能变为产生。
4、若每隔相同的时间间隔，反应物反应掉的分数为定值，此反应必为一组反应，因为
kA?t?lncA,0cA,0(1?yA)?lncA1 ?lncA(1?yA)1?yA式中：?t = t1/4 = 20min, yA = 1/4。每反应掉1/4所需的时间，也可称为1/4衰期，用t1/4表示，它与反
应物A的初始浓度的大小无关，故为一级反应。
此反应的速率常数kA?(1/t1/4)ln{1/(1?yA)}?(1/20min)ln(4/3)?14.384?10?3min?1
反应物A的半衰期
t1/2(A)?(ln2)/kA?48.188min
5、由题给速率常数k的单位可知，反应（1）为零级反应；反应（2）为二级反应。
6、将?c = cA?cA,e代入式?d?c/dt = (k1+k2)?c积分，可得(k1?k2)t?ln{(cA,0?cA,e)/(cA?cA,e)} 当反应完成了距平衡浓度差的一半时，cA?cA,e=(cA,0?cA,e)/2所需时间用t1/2,e表示，则
t1/2,e?cA,0?cA,e1ln2 ln?k1?k2(cA,0?cA,e)/2k1?k2上式表明，一级对行反应的t1/2,e与反应物初始浓度的大小无关。
7、中间产物B非常活泼，反应能力很强，cB很小，且满足dcB/dt=0。在满足上述条件下，才能对其运用稳态近似法处理。
8、爆炸的原因可分为两类：一类为热爆炸；另一类为支链反应爆炸。
9、催化剂能加快反应速率的主要原因是，它与反应物生成不稳定的中间化合物，改变了反应的途径，降低了反应的活化能，或者是加大了指前因子。
10、要依次经过：（1）反应物分子由气相向催化剂外表面的扩散过程，称为外扩散；（2）反应物分子由催化剂的外表面向内表面的扩散过程，称为内扩散；（3）反应物的分子吸附在催化剂的表
143
面上；（4）发生表面化学反应生成产生；（5）产物的解吸过程；（6）产物从内表面向外表面的扩散过程；（7）产物从催化剂的外表面扩散至气相中。当达到稳定状态时，这七个串联步骤的速率必然相等，整个过程的速率取决于阻力最大、速率最慢的那一步的速率，即控制步骤的速率。
（三）例题
8·3·1 在450K的真空容器中，放入初始压力为213kPa的A(g)，进行下列一级热分解反应：
A(g) → B(g) + D(g)
反应进行100s时，实验测得系统的总压力为233kPa。试求此反应的速率常数及半衰期各为若干？
解： t =0
A(g) ??? B(g) + D(g)
V一定450KpA,0 = 213kPa 0 0
t=100s pA pA,0?pA pA,0?pA p(总) =2pA,0?p(总) =233kPa
所以 pA =2pA,0?p(总) = (2?213?233) kPa = 193kPa
1c1pA,01213?ln?9.860?10?4s-1 反应的速率常数 k?ln0?lntctpA100s193反应的半衰期
t1/2?ln2/k?ln2(9.860?10?4s-1)?703s
8·3·2 在T=350K，体积恒定的一级反应 2A(g) →P(表示产物)，反应进行10min时，A(g)
反应掉30%。试求题给反应的速率常数kA及反应掉50%所需的时间各为若干？
解： 2A(g) → P t =0 1 0
t=10min
1?0.3
kA?(1/t)ln{1/(1?0.3)}?(1/10min)ln(1/0.7)?0.03567min?1 A(g) 反应掉50%所需的时间，即反应半衰期
t1/2?ln2/k?(ln2)/0.03567min?1?19.43min
8·3·3 在25℃、101.325kPa下的水溶液下，发生下列一级反应：A(l) → B(1) + D(1) 随着反应的进行，用量气管测出不同时间t所释放出的理想气体D的体积，列表如下： t/min V/cm3 试求此反应的速率常数k为若干？ 解：
,p一定???? B(l) + D(g) A(l) ?T0 1.20 3.0 13.20 ? 47.20 t =0 t=3.0min
t = ?
nA,0
nA
V0 = 1.20cm3 Vt = 13.20cm3
0 V? = 47.20cm3 nA,0 = p(V? ? V0) / RT; nA = p(V? ? V0) / RT cA,0 / cA = nA,0 / nA = (V? ? V0)/ (V? ? Vt)
1cA,01V??V0147.20?1.20?ln对于一级反应：k?ln=ln?0.1008min?1
tcAtV??Vt3.0min47.20?13.208·3·4 在T=300K下，V=2.0dm3的容器中，反应 2B(g) → B2(g)
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为二级反应，已知当反应物B的初始浓度cB,0 = 0.100mol·dm?3时B(g)的半衰期t1/2=40min。此反应的速率常数kB为若干？上述条件下，反应进行60min, B2(g)的物质量浓度cB为若干？在300K下，
2若反应速率用 ?dpB / dt = kp,BpB 表示，假设参加反应的气体为理想气体，kp,B为若干？
解：对于二级反应：
kB?1/(cB,0t1/2,B)?1/(0.100mol·dm?3?40min) = 0.25mol?1·dm3·min?1
t = 60min:
-1cB?1/(kBt?cB,0)?[1/{0.25?60?(0.100)?1}]mol·dm?3 = 0.04 mol·dm?3
c(B2)?(cB,0?cB)/2?(0.1?0.04) mol·dm?3 /2 = 0.03 mol·dm?3
kp?kc(RT)1?n
对于二级反应： kp,B?kc,B(RT)?1
=0.25?10?3mol?1·m3·min?1/ (8.314J·mol?1·K?1?300K)= 1.002?10?7(Pa·min)?1
8·3·5 在T、V恒定的条件下，二级反应A2(g) + B2(g) → 2AB(g)，当反应物初始浓度c0(A2) = c0(B2) = 0.20mol·dm?3时反应的初速率 ?{dc (A2)/dt}t=0 = 5.0 mol·dm?3·s?1。求反应速率常数k(A2)及k(AB)各为若干？
?dc(A2)??32?3?1
解：????k(A2)c0(A2)c0(B2)=k(A2) (0.20mol·dm) = 5.0 mol·dm·s
?dt?t?0∴k(A2) = 5.0 mol·dm?3·s?1/(0.20 mol·dm?3)2 = 125 mol·dm?3·s?1 k(AB) = 2k(A2) = 250 mol·dm?3·s?1
,V一定????A2(g) + B2(g) 8·3·6 反应：2AB(g) ?T当AB(g)的初始浓度分别为0.02 mol·dm?3和0.2 mol·dm?3时，反应的半衰期分别为125.5s和12.55s。
求此反应的级数n及速率常数k(AB)各为若干？
ln(t1/2/t'1/2)ln(125.5/12.55)?1??1?ln10/ln10?2 解：n?1?lnc'0/c0ln(0.2/0.02)或由kt1/2c0?1可知，此反应的t1/2与c0成反比，故为二级反应。
k(AB)?1/t1/2c0?{1/(0.2?12.55)}mol?1·dm3·s?1 = 0.3984 mol?1·dm3·s?1
8·3·7 某一级反应，在300K时的半衰期为1.733?10?5s; 在350K时的半衰期为 8.664?10?6s。
求此反应的活化能Ea为若干？
解：对于一级反应，kt1/2?ln2，所以
k/k'?t'1/2/t1/2
ln(k/k')?ln(t'1/2/t1/2)?Ea(T?T')/RTT'
RTT'ln(t'1/2/t1/2)8.314?350?300ln(1.733?10?5/8.664?10?6)Ea??J·mol?1
T?T'350?300= 12.104 kJ·mol?1
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