题目
在一体积为4L的恒容反应器中进行A的水解反应,反应前A的含量为12.23%(质量分数),混合物的密度为1g/mL。反应物A的相对分子质量为88。在等温、常压下不断取样分析,测得组分A的浓度随时间变化的数据如下表所示。 反应时间/h1.02.03.04.05.06.07.08.09.01nKB/(mol/h)0.90.610.420.280.170.120.080.0450.03 试求反应时间为3.5h的A的水解速率。
在一体积为4L的恒容反应器中进行A的水解反应,反应前A的含量为12.23%(质量分数),混合物的密度为1g/mL。反应物A的相对分子质量为88。在等温、常压下不断取样分析,测得组分A的浓度随时间变化的数据如下表所示。
反应时间/h
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
1nKB/(mol/h)
0.9
0.61
0.42
0.28
0.17
0.12
0.08
0.045
0.03
试求反应时间为3.5h的A的水解速率。
题目解答
答案

![]()
解析
本题主要考察通过实验数据确定反应速率的方法,核心思路是利用浓度-时间曲线的切线斜率求反应速率。
步骤1:明确反应速率的定义
反应速率 $r_A$ 的定义为反应物浓度随时间的变化率:
$r_A = -\frac{dC_A}{dt}$
(负号表示反应物浓度随时间减小,速率为正值)
步骤2:数据准备与曲线绘制
题目虽未直接给出 $C_A$ 随时间的变化数据,但隐含需通过“反应时间与组分A的浓度变化数据”绘制 $C_A-t$ 曲线。关键信息:
- 反应器体积 $V=4L$,密度 $\rho=1g/mL=1000g/L$,初始A质量分数12.23%,相对分子质量88。
- 可计算初始浓度 $C_{A0}$,但核心是通过实测数据作 $C_A-t$ 曲线。
步骤3:切线斜率求速率
在 $t=3.5h$ 处作曲线切线,切线斜率即为 $\frac{dC_A}{dt}$(负值)。根据答案中“镜面法”求得:
- 切线斜率 $\frac{dC_A}{dt} = -0.125mol/(L·h)$
- 代入反应速率公式:
$r_A = -\frac{dC_A}{dt} = 0.125mol/(L·h)$