题目
用波长为 313nm 的单色光照射气态丙酮，发生下列分解反应：(CH3)2CO(g)+hv→C2H6(g)+CO(g)。若反应池的容量是 0.059 dm3，丙酮吸收入射光的分数为 0.915，在反应过程中，得到下列数据： 反应温度 840 K 照射时间 t=7.0h 起始压力 102.16 kPa 入射能 48.1×10−4 J⋅s−1 终了压力 104.42 kPa 计算此反应的量子效率。
用波长为 的单色光照射气态丙酮，发生下列分解反应：。
若反应池的容量是 ，丙酮吸收入射光的分数为 ，在反应过程中，得到下列数据：
| 反应温度 | 照射时间 |
| 起始压力 | 入射能 |
| 终了压力 |
计算此反应的量子效率。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算入射光子数
首先，我们需要计算在给定时间内入射的光子数。入射能为 48.1×10−4 J⋅s−1，照射时间为 7.0h，即 25200s。因此，入射光子数为：
\[ N_{photon} = \frac{48.1 \times 10^{-4} \times 25200}{313 \times 10^{-9} \times 6.626 \times 10^{-34}} \]
步骤 2：计算反应前后的摩尔数
根据理想气体状态方程 PV=nRT，可以计算反应前后的摩尔数。反应前的摩尔数为：
\[ n_{initial} = \frac{P_{initial} \times V}{R \times T} = \frac{102.16 \times 10^3 \times 0.059}{8.314 \times 840} \]
反应后的摩尔数为：
\[ n_{final} = \frac{P_{final} \times V}{R \times T} = \frac{104.42 \times 10^3 \times 0.059}{8.314 \times 840} \]
步骤 3：计算生成的摩尔数
生成的摩尔数为反应后的摩尔数减去反应前的摩尔数：
\[ \Delta n = n_{final} - n_{initial} \]
步骤 4：计算量子效率
量子效率为生成的摩尔数除以入射光子数，再乘以丙酮吸收入射光的分数 0.915：
\[ \phi = \frac{\Delta n}{N_{photon} \times 0.915} \]
首先，我们需要计算在给定时间内入射的光子数。入射能为 48.1×10−4 J⋅s−1，照射时间为 7.0h，即 25200s。因此，入射光子数为：
\[ N_{photon} = \frac{48.1 \times 10^{-4} \times 25200}{313 \times 10^{-9} \times 6.626 \times 10^{-34}} \]
步骤 2：计算反应前后的摩尔数
根据理想气体状态方程 PV=nRT，可以计算反应前后的摩尔数。反应前的摩尔数为：
\[ n_{initial} = \frac{P_{initial} \times V}{R \times T} = \frac{102.16 \times 10^3 \times 0.059}{8.314 \times 840} \]
反应后的摩尔数为：
\[ n_{final} = \frac{P_{final} \times V}{R \times T} = \frac{104.42 \times 10^3 \times 0.059}{8.314 \times 840} \]
步骤 3：计算生成的摩尔数
生成的摩尔数为反应后的摩尔数减去反应前的摩尔数：
\[ \Delta n = n_{final} - n_{initial} \]
步骤 4：计算量子效率
量子效率为生成的摩尔数除以入射光子数，再乘以丙酮吸收入射光的分数 0.915：
\[ \phi = \frac{\Delta n}{N_{photon} \times 0.915} \]