第3章 化学动力学初步习题答案
3-1 分别用反应物和生成物浓度的变化表示下列反应的瞬时速率，并找出各速率间的相互关系。
(1) 2 N2O5(g) ══ 4 NO2(g) + O2(g) (2) N2(g) + 3 H2(g) ══ 2 NH3(g) (3) aA + bB ══ d D + e E
dc(O2)1dc(N2O5)1dc(NO2)= = dtdtdt241dc(H2)1dc(NH3)dc(N2) (2) r = ?= -=
dtdt3dt2解：（1）r = ? (3) r = ?
1dc(A)1dc(B)1dc(G)1dc(H)= ?==
adtbdthdtgdt3-2 反应A(g) + B(g) →产物，其反应物浓度与反应速率关系的数据如下： cA / (mol·L?1)
0.500 0.250 0.250
(1) A与B的反应级数各是多少？ (2) 计算反应的速率常数k。
解：（1）通过分析实验数据可以看出：当c(B)保持不变时，c(A)每减少一半时，r减小到原
来的1/4，说明反应速率与[c(A)]2成正比；而当c(A)保持不变，c(B)增大1倍，r增大1倍，说明反应速率与c(B)成正比，则速率方程为r = k[c(A)]2·c(B)，所以该反应对A为2级，对B为1级。
cB /(mol·L?1)
0.400 0.400 0.800
r/(mol·L?1·s?1) 6.0×10-3 1.5×10-3 3.0×10-3
(0.500)2?0.400[c(A)]2?c(B)(2) k = = = 16.7 L2 · mol-2 · s-1 ?3r6.0?103-3 6 K时O3的分解反应2 O3(g) ══ 3 O2(g)实验数据如下：
t / s 0 100 200 300 400 c (O3)/ (mol·L?1) 6.4×10-3 6.25×10-3 6.13×10-3 6.00×10-3 5.87×10-3 计算(1)该反应的反应级数； (2) 该反应的速率常数；
(3) 当一半臭氧转化为氧气时的时间。
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解：（1）据r= –
?c(O3) ?t6.25?10?3?6.4?10?3 r1=–= 1.5×10-6
1006.13?10?3?6.25?10?3 r2= –= 1.2×10-6
200?1006.00?10?3?6.13?10?3 r3= –= 1.3×10-6
300?2005.87?10?3?6.00?10?3 r4= –= 1.3×10-6
400?300由此可见，在反应的进行中，平均反应速率不发生变化，
1.5?10?6?1.2?10?6?1.3?10?6?1.3?10?6约为：r= –
4≈1.3×10-6 （mol · L-1 · s-1）
所以，该反应的速率方程与O3的浓度无关，即该反应为零级反应。
(2)由于该反应为零级反应，所以，反应速率常数为 L-1 · s-1） r= k平 = 0.13×10-5（mol ·
6.4?10?3(3)假设经x秒后c(O3) = = 3.2×10-3 mol · L-1
2则（0.13×10-5）· x = 3.2×10-3
∴ x = 2462s
3-4 25℃，2 NO(g) + O2(g) ══ 2 NO2(g)时的实验数据如下： c (NO) /(mol·L?1)
0.0020 0.0040 0.0020
(1) 写出反应速率方程式； (2) 计算25℃时速率常数k；
(3) c 0(NO) = 0.0030 mol·L?1， c 0(O2) = 0.0015 mol·L?1时相应的初始速率为多少？ 解：（1）由表中数据可以看出，当c(NO)保持不变，c(O2)增大至2倍，r增大至原来的
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c (O2) / (mol·L?1)
0.0010 0.0010 0.0020
r/( mol·L?1·s?1)
2.8×10-5 1.1×10-4 5.6×10-5
2倍,即r∝c(O2)，当c(O2)不变，c(NO) 增大至2倍，r增大至原来的4倍，即r ?[c(NO)]2，所以，反应速率方程为
r = k [c(NO)]2 · c(O2)
(2) 将表中任一组数据代入反应速率方程，可算出反应速率常数，如 k =
r[c(NO)]?c(O2)2
2.8?10?5 == 7.0×103 mol-2 · L2 · s-1 20.0020?0.0010 将另两组分别代入上式求出k，将3个k取平均值，则k = 7.0×103 mol-2 · L2 · s-1
(3) 当c(NO)=0.0030 mol · L-1, c(O2)= 0.0015 mol · L-1
r = k [c(NO)]2 · c(O2)
= 7.0×103×(0.0030)2×0.0015 = 9.5×10-5 mol · L-1 · s-1
3-5 反应A→产物，当A的浓度等于0.020 mol·L?1及0.010 mol·L?1时，测得某反应速率，如果前后两次速率的比为（1）2； （2）1.0； （3）4，求上述三种情况下反应的级数。
解：反应速率方程：r = k [c(A)]n r1k[c1(A)]n?c1(A)?? ==?? c(A)r2k[c2(A)]n??2?n 取对数：n lg n =
c1(A)r = lg1 c2(A)r2lg(r1r2)
lg(c1(A)c2(A)) (1) n = lg2/lg2 = 1 一级反应 （2）n = lg1/lg2 = 0 零级反应 （3）n = lg4/lg2 = 2 二级反应
3-6 反应CO(g) + Cl2(g) = COCl2(g)在高温下测得其速率方程为： r = k c (CO)·c(Cl2) 有人建议其反应机理为：
①
Cl2k1k -12Cl·（快）k2COCl·(快)32·② Cl + CO16
k -2k3 COCl + Cl· (慢) ③ COCl·+ Cl2???2
（1）试说明这一机理是否与速率方程相符。
（2）指出速率方程中的k与反应机理中的速率常数（k 1、k -1、k 2、k -2、k 3）间的关系 解：（1）机理（3）是慢反应，因此整个反应的速率（r）取决于反应（3），所以
r = r3 = k3c(COCl·) · c(Cl2) (a)
由（1）、（2）得：
r+ = r- 即 k1 c(Cl2)= k-1[ c(Cl·)]2
12k1 则c(Cl·)＝12[c(Cl2)]12 (b)
k?1k2 · c(CO) · c(Cl·)= k-2 · c(COCl·) 得c(COCl·)=
将（b）(c)代入（a）式得
12k2?k132r = k3 ?c(CO)?[c(Cl)]212k?2k?1?k2 c(CO) · c(Cl·) (c) k?212k2?k1令k=k3 12k?2k?1则r = k?c(CO)?[c(Cl2)]12k1?k2?k3 (2) k = 12k?1?k?232，说明此反应机理与速率方程相符。
3-7 分解反应2 NO2(g) → 2 NO(g) + O2(g) 在319 ℃时， k 1 = 0.469 mol·L?1·s?1； 在354℃时，k2 = 1.81 mol·L?1·s?1。计算该反应的活化能Ea及383 ℃时的速率常数k3。
解：（1）Ea = R ???T1T2?k2?ln ??T2?T1?k1(319?273)?(354?273)1.81ln 0.469(354?273)?319?273 = 8.314×
= 119 (kJ ·mol-1)
(2) ln
Ek311 = a(-)
RT1T3k1119?10311 = (?)
8.314592656
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