题目
某反应速率常数k= 1×10 -5 mol·dm -3·s -1,反应物的起始浓度为 0.1 mol·dm-3,该反应进行完全所需时间为 ______ .
某反应速率常数k= 1×10 -5 mol·dm -3·s -1,反应物的起始浓度为 0.1 mol·dm-3,该反应进行完全所需时间为 ______ .
题目解答
答案
10 4 s
解析
关键思路:本题考察零级反应的反应时间计算。解题的核心在于通过速率常数的单位确定反应级数,并应用对应的公式求解。
破题关键:
- 判断反应级数:速率常数$k$的单位为$\text{mol·dm}^{-3}\text{s}^{-1}$,对应零级反应(零级反应的速率常数单位为浓度单位除以时间)。
- 应用零级反应公式:反应物浓度随时间变化的公式为$[A] = [A]_0 - kt$,当反应完全时$[A] = 0$,代入公式即可求出时间$t$。
步骤1:确定反应级数
速率常数$k$的单位为$\text{mol·dm}^{-3}\text{s}^{-1}$,根据反应级数与速率常数单位的关系:
- 零级反应:$k$的单位为$\text{浓度·时间}^{-1}$,即$\text{mol·dm}^{-3}\text{s}^{-1}$。
因此,本题反应为零级反应。
步骤2:建立浓度与时间关系式
零级反应的浓度随时间变化公式为:
$[A] = [A]_0 - kt$
当反应完全时,$[A] = 0$,代入公式得:
$0 = [A]_0 - kt \quad \Rightarrow \quad t = \frac{[A]_0}{k}$
步骤3:代入已知数据计算
已知$[A]_0 = 0.1 \, \text{mol·dm}^{-3}$,$k = 1 \times 10^{-5} \, \text{mol·dm}^{-3}\text{s}^{-1}$,代入公式:
$t = \frac{0.1}{1 \times 10^{-5}} = 10^4 \, \text{s}$