教学文库网 - 权威文档分享云平台
您的当前位置:首页 > 精品文档 > 互联网资料 >

化学反应动力学第六、七、九章习题和答案

来源:网络收集 时间:2026-09-03
导读: 《化学反应动力学》 第六、七、九章习题 1. Calculate k (T) given the following forms for the reactive cross section: (a)бR(v) =πd2, i.e., a constant. If d is the molecular diameter, this represents an “encounter limited rate coefficient”

《化学反应动力学》 第六、七、九章习题

1. Calculate k (T) given the following forms for the reactive cross section:

(a)бR(v) =πd2, i.e., a constant. If d is the molecular diameter, this represents an “encounter limited rate coefficient”. (b)бR(E) =б0 ( 1 - e- a E )

Do any of these calculated k’s have an Arrhenius-like temperature dependence?

解:(a)反应截面与反应速率常数的关系为: k(u) =бR u R 其中,u R:相对平动速率 解法1:

因反应截面为常数,故可先求出平均速率,然后据k(T) =бR 求k(T) 根据气体分子运动论:

?u???uf(u)du??0??0?2??uu()e2?kBT2322kBT4?u2du

3??2?2?()?e??u02?kBT2kBTu2du2

32kBT?2?2?()?(2?kBT?2?)e0???u22kBT?(ud?)(u2kBT2kTB?2?2)?(8kBT??)12

其中:f(u):Maxwell-Boltzmann分布函数 ?:折合质量。 则有:k(T) =бR??d2(解法2:

k(T)??0?Ruf(u)du??0??8kBT??)12?d2(8?kBT?)2

1?3?du()2e??u2?kBT2222kBT4?u2du

???03?4?2d2()2e??u2?kBT22kBTu3du

??d(8kBT??)2

1 (b)

k(T)???Ruf(u)du???03??0(1?e?a?)u()2e??u2?kBT22kBT4?u2du181/2??()??0(1?e?a?)e??kBT?d?

0kBT??kBT?81/2???kBT?(){?e?d???e?(a?1kBT)??d?}

00kBT??kBT?0????081/2?12??()?(kBT)-12? kBT??kBT?(a+)?kBT????12??()?0?1-()?

???akBT+1?8kBT1/2

?EArrhenius公式为:k?Aexp(ak呈指数增长。 而(a) k(T)∝T1/2 , (b) k(T)?(RT),k与T呈指数关系,随T的增加,

8kBT??1)1/2?0?1-()2?, ???akBT+1?与Arrhenius公式中k与T的关系不同。

2. For a Lennard-Jones “ 6 - 12 ” potential determine the internuclear distance at the potential energy minimum.

解:Lennard-Jones 势能函数为:

?? V(r)?4?[()12?()6]

rr 其中:ε:Lennard-Jones 势能函数的势阱深度 r :分子间距离

σ:V(r)=0, r≠∞时的r值。

dV?12?6?4?[?1213?67] 则:drrr 当

dV?0时,势能V为最小值, drdV?12?6?4?[?1213?67]?0 drrr 得:r?2? 即,势能最小时,核间距 r?2?

3. The following reaction was done experimentally at various temperatures in order to obtain rate constants:

O + HO2 → OH + O2

T1 = 298 K k1 = 6.1 x 10-11 cm3 / molecule·s

T1 = 229 K k2 = 7.57 x 10-11 cm3 / molecule·s

(a) Using the experimental data, find the activation energy Eact.

(b) Calculate the following thermodynamic properties at T = 298 K using transition state theory: ΔE≠, ΔH≠, ΔS≠, ΔG≠.

?E 解:(a) 由Arrhenius公式 k?Aexp(a)

RT1616?E 得:k1?Aexp(a) (1)

RT1?E k2?Aexp(a) (2)

RT2)RT211(2)k2??exp{(?)Ea} :

?Eak1RTRT(1)12Aexp()RT1?EAexp(a 则

lnk2k1:

RTTk28.314?298?2297.57?10?1112Ea??ln?ln??1.775kJ?mol?1?1111T2?T1k1229?2986.1?10?RT1RT2

(b)考虑恒温恒压过程:

因其为气相反应,标准态通常选为1个大气压,故需据kc计算出kp: kp(298K)kc6.1?10?11?10-3?6.023?1023???1.504?109 R'T0.082?298kBT??G?exp(),得: 据k?hRTk298h1.504?109?6.626?10-34?1 ?G??RTln()??8.314?298ln?20.63kJ?mol-23kBT1.38?10?298?或:

由过渡态理论速率常数表达式: k?kBT?hkK 得:K?? hkBT 又:?G???RTlnK?(?),因其为气相反应,标准态通常选为1个大气压,

K?(?)hkp?K?p?p?/p?[c]?RT? ????p???kBTRT(pO/p)(pHO2/p)(cORT)(cHO2RT)RT?hkp?故:?G??RTln(?)

kBTRT6.626?10?34?6.023?1023?6.1?10?11?10?61.013?105??8.314?298ln(?) ?231.38?10?2988.314?298?20.63kJ?mol?1

?H??Ea?RT??1.775?8.314?10?3?298??4.25kJ/mol 由?G???H??T?S?得:

?H???G??4.25?20.63?S????83.49J?K?1?mol?1

T298??E???H???nRT?Ea?RT?(1?n)RT?Ea?1.775kJ?mol?1

4. The reaction of CH with N2 is of importance in the chemistry of planetary atmospheres and hydrocarbon flames. By understanding the basic reaction, other complex systems such as combustion in the environment can be studied. The reaction is

CH + N2 → ( CHN2 )≠ → HCN + N

Using transition state theory, find the partition functions for each molecule and then the rate constant at 298 K. Also, specify all the degrees of freedom and the temperature dependence of the A factor. From experiment, the second-order rate constant at 298 K has been found to be kexp = 7.1 x 10-14 cm3 / molecule·s.

Properties of the Transition State + Molecules CH N2 HCN2 ( assume linear adduct ) M (amu = g / mol) 13.019 28.013 41.032 I ( 10 -40 g cm2 ) 1.935 13.998 73.2

Eo ≈221 J/ mol

ν(cm-1) 2733 2330 3130; 2102; 1252; 1170; 564; 401 gelec 2 1 2 解:

EkBTQ? k?exp?(0 )hQAQBRTEkBTQ?Q?Q?Q??()t?()v?()r?()e?exp(?0) hQAQBQAQBQAQBQAQBRT12?mCHN2kBT?2kBT?h??h?2?mCHkBT2?mN2kBT??2hh2???????3/2h?i)]kTi?1B?)v?11?Qh?CHh?N2B1?exp(?)1?exp(?)kBTkBT?[1?exp(?6

8?2IHCN2kBT?HCNh2E02??exp(?) 22RT8?IHCkBT8?INkBT2?1??HCh2?Nh2222?2.04?10?13cm3?molec?1?s?1

…… 此处隐藏:1882字,全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……
化学反应动力学第六、七、九章习题和答案.doc 将本文的Word文档下载到电脑,方便复制、编辑、收藏和打印
本文链接:https://www.jiaowen.net/wendang/444734.html(转载请注明文章来源)
Copyright © 2020-2025 教文网 版权所有
声明 :本网站尊重并保护知识产权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果我们转载的作品侵犯了您的权利,请在一个月内通知我们,我们会及时删除。
客服QQ:78024566 邮箱:78024566@qq.com
苏ICP备19068818号-2
Top
× 游客快捷下载通道(下载后可以自由复制和排版)
VIP包月下载
特价:29 元/月 原价:99元
低至 0.3 元/份 每月下载150
全站内容免费自由复制
VIP包月下载
特价:29 元/月 原价:99元
低至 0.3 元/份 每月下载150
全站内容免费自由复制
注:下载文档有可能出现无法下载或内容有问题,请联系客服协助您处理。
× 常见问题(客服时间:周一到周五 9:30-18:00)
  • 1、支付成功后,为何无法下载内容?
    付费后下载不了,请核对下微信账单信息,确保付费成功;已付费成功了还是下载不了,有可能是电脑的浏览器兼容性问题或者手机机型不支持的问题。
  • 2、付费后能否更换浏览器或者清理浏览器缓存后进行下载操作?
    更换浏览器或者清理浏览器缓存会导致下载不成功,请不要更换浏览器和清理浏览器缓存。
  • 3、如何联系客服?
    打开微信扫描下方二维码,请及时联系客服解决。
    QQ咨询:370150219 点击这里给我发消息,请把【付款记录详情】截图给客服,同时把您购买的文章【网址】发给客服。客服会在24小时内把文档发送给您。