第三章 化学动力学
3-1．在1 100 K 时，3NH (g)在金属钨丝上发生分解。实验测定，在不同的3NH (g)的初始压力0p 下所对应的半衰期1t ，获得下列数据
0/Pa p 3.5×104 1.7×104 0.75×104 1/min t 7.6 3.7 1.7 试用计算的方法，计算该反应的级数和速率系数。
解： 根据实验数据，反应物3NH (g)的初始压力不断下降，相应的半衰期也不断下降，说明半衰期与反应物的起始浓度（或压力）成正比，这是零级反应的特征，所以基本可以确定是零级反应。用半衰期法来求反应的级数，根据半衰期法的计算公式
12
12
1
,1
21,2
n t a t a -??= ???
即 ()12,112,221ln /1ln(/)
t t n a a =+
把实验数据分别代入，计算得
()()
12,112,244
0,20,1ln /ln 7.6/3.7110ln(/)
ln(1.710/3.510)
t t n p p --=+
=+
≈?? 同理，用后面两个实验数据计算，得 ()
ln 3.7/1.710ln(0.75/1.7)
n =+
≈
所以，该反应为零级反应。利用零级反应的积分式，计算速率系数。正规的计算方法应该是分别用3组实验数据，计算得3个速率系数，然后取平均值。这里只列出用第一组实验数据计算的结果，即
0100
22p a
t k k =
= 431001 3.510Pa 2.310 Pa min 227.6 min
p k t -?===???
3-2．某人工放射性元素，能放出α粒子，其半衰期为15 min 。若该试样有80%被分解，计算所需的时间？
解：放射性元素的蜕变，符合一级反应的特征。对于一级反应，已知半衰期的数值，就能得到速率系数的值，因为一级反应的半衰期是与反应物浓度无关的常数。然后再根据一级反应的定积分式，计算分解80%所需的时间。 112ln 2ln 2
=0.046 min 15 min
k t -=
= 试样被分解80%，即转化分数0.80y =，代入一级反应的定积分式，得所需时间为 111ln 1t k y
=
- 111
ln 35.0 min 0.046min 10.80
-=
?=-
3-3．已知物质A 的分解反应是一级反应。在一定温度下，当A 的起始浓度为30.1 mol dm -?时，分解20%的A 需时50min 。试计算 (1) 该反应的速率系数k 。 (2) 该反应的半衰期1t 。
(3) 当A 的起始浓度为30.02 mol dm -?时，分解20%的A 所需的时间。
解：(1) 因为是一级反应，已知在50min 内A 的分解分数，可利用一级反应的定积分式，计算速率系数k 。即
11 ln 1k t y
=-
3111
ln 4.4610min 50min 10.2
--=
=?-
（2）一级反应的半衰期与反应物的起始浓度无关，只要知道速率系数的值，就能计算一级反应的半衰期，即
131ln 2ln 2
155.4 min 4.4610 min
t k --=
==? (3) 对于一级反应，在达到各种转化分数时，所需的时间与半衰期一样，都与反应物的起始浓度无关。所以，只要转化分数相同，所需的时间也就相同。现在A 的分解分数都是20%，所以(3)的答案与已知的条件相同，也是50min 。
3-4．某抗菌素A 注入人体后，在血液中呈现简单的级数反应。如果在人体中注射0.5 g 该抗菌素，然后在不同时刻t ，测定A 在血液中的浓度A c (以 mg/100cm 3表示)，得到下面
的数据：
/h t 4 8 12 16 3
A /(mg/100cm )c 0.480 0.326 0.222 0.151 (1) 确定反应的级数。 (2) 计算反应的速率系数。 (3) 求A 的半衰期。
(4) 若要使血液中抗菌素浓度不低于0.370mg/100cm 3，计算需要注射第二针的时间。
解：（1）有多种方法可以确定该反应的级数。
方法1．因为测定时间的间隔相同， 4 h t =。利用一级反应的定积分式0
ln c kt c
=，则0
exp()c kt c
=。在时间间隔相同时，等式右边是常数，则看等式左边c 0/c 的值，是否也基本相同。将实验数据代入c 0/c 计算式进行计算，得
00.4800.3260.222=== 1.470.3260.2220.151
c c ≈ 等式左边c 0/c 也基本是一常数，所以可以确定该反应为一级。
方法2． 利用尝试法，假设反应是一级，将c A 与t 的值代入一级反应的积分式，用每两组实验数据计算一个速率系数值，看是否基本为一常数，
10.480
ln
4 h 0.0967 h 0.326k k -=?= 10.326 ln 4 h 0.0961 h 0.222k k -=?= 10.222 ln 4 h 0.0963 h 0.151
k k -=?= 计算得到的速率系数值基本为一常数，所以原来的假设是正确的，该反应为一级反应。 也可以用1
ln t a x -:作图，也就是用A
1ln t c :作图，若得到一条直线，说明是一级反应。
(2) 将(1)中得到的几个速率系数，取一个平均值，得 1
0.0964 h k -=。
(3) 利用一级反应的半衰期公式
121ln 2ln 2
7.19 h 0.0964 h t k
-=
==
(4) 方法1。利用一级反应的积分式，以在4 h 时测试的浓度为起始浓度，不低于0.37mg/100cm 3的浓度为终态浓度，计算从4 h 起到这个浓度所需的时间，
1ln
a
t k a x =
- 110.480ln 2.70 h 0.0964 h 0.370
-=?= 所以，注射第二针的时间约是：
(2.7 4.0) h 6.7 h t =+=
方法2。利用实验数据和已经得到的速率系数值，先计算抗菌素的初始浓度
1ln
a
k t a x
=- 1
3
ln
0.0964 h 4.0 h 0.480(mg/100cm )
a -=? 解得抗菌素的初始浓度3
0.706(mg/100cm )a =，则注射第二针的时间约为
11110.706ln ln 6.70 h 0.0964 h 0.370
a t k a x -=
==- 3-5．在大气中，CO 2的含量较少，但可鉴定出放射性同位素14
C 的含量。一旦CO 2被光合作用“固定”，从大气中拿走
14
C ，作为植物的组成后，新的
14
C 又不再加入，那么植物
中14C 的放射量会以5770年为半衰期的一级过程减少。现从一棵古代松树的木髓中取样，测定得到的14C 含量是大气中CO 2的14C 含量的54.9%，试计算该古松树的树龄。 解：放射性同位素的蜕变是一级反应。设在大气中，CO 2的
14
C 含量为c 0，古松树中
14
C
的含量为c 。根据已知的14C 的半衰期，利用一级反应的特点，计算出速率系数的值
4112ln 20.693
1.2010 a 5 770 a
k t --=
==? 再利用一级反应的定积分式，计算14C 的量剩下54.9%所需的时间
11 ln 1t k y
=- 4111
ln 4 997 a 1.2010a 0.549
--=
=?
这就是该古松树的树龄，为4 997 年。
3-6．某有机化合物A ，在酸催化下发生水解反应，在323 K ，pH ＝5的溶液中进行时，其半衰期为69.3 min ，在pH ＝4的溶液中进行时，其半衰期为6.93 min ，且知在两个
pH 值的各自条件下，半衰期12t 均与A 的初始浓度无关。设反应的速率方程为
+d[A]
[A][H ]d k t
αβ-
= 试计算 (1) α和β的值。
(2) 在 323 K 时，反应的速率系数 k 。
(3) 323 K 时，在pH ＝3的水溶液中，A 水解 80％所需的时间。
解：根据已知条件，半衰期12t 均与A 的初始浓度无关，这是一级反应的特征，所以对反应物A 是一级反应，即 1α=。
因为酸是催化剂，反应前后其浓度不变，可并入速率系数项，即 +''d[A]
[A][H ][A][A] d r k k k t
αβα=-
=== 根据一级反应的特点有 '
12
ln 2
k t =
，代入在不同酸浓度下的半衰期数值，两式相比，得 '121'212(2) 6.93
0.1(1)69.3
t k k t === ①
因为'
[H ]k k β
+=，所以在不同pH 的溶液中，有
'511'422[H ](10)(0.1)[H ](10)
k k k k β
β
βββ
+-+-=== ② 将①与②两个公式相比较，得 ＝1。
（2）根据一级反应的特征，
'112ln 20.693
0.01min 69.3min
k t -=
== '1
530.01min 10mol dm H k k ---+
==?????
31
1
1000 (mol dm )min ---=??
(3) 根据一级反应的定积分公式
'1111
ln ln 11H t k y y k +
=
=--????
31
11
ln 1.61min (100010)min 10.8
--=
=?- 3-7．某一级反应的半衰期，在300 K 和310 K 分别为5 000 s 和1 000 s ，求该反应的活化能。
解： 已知一级反应的半衰期，就等于知道了一级反应的速率系数，因为 12ln 2
t k
=
半衰期之比就等于速率系数的反比。根据Arrhenius 公式的定积分公式，已知两个温度下的速率系数值，就可以计算反应的活化能。
121a 2112122()()11ln ln ()()
t T E k T k T R T T t T ??
=-= ??? a 115 0001
1ln
1 0008.314 J K mol 300K 310K E --??=- ?????
解得活化能 1
a 124.4 kJ mol E -=?
3-8．某些农药的水解反应是一级反应。已知在293 K 时，敌敌畏在酸性介质中的水解反应也是一级反应，测得它的半衰期为61.5 d ，试求：在此条件下，敌敌畏的水解速率系数。若在343 K 时的速率系数为0.173 h -1，求在343 K 时的半衰期及该反应的活化能E a 。 解： 一级反应的半衰期与反应物的起始浓度无关，从293 K 时的半衰期表示式，求出该温度下的反应速率系数
12ln 2ln 2
(293 K)61.5 d
k t =
= 1410.0113 d 4.7110 h ---==? 再从343 K 时的速率系数值，求出该温度下的半衰期 11
2ln 20.693
(343 K) 4.01 h 0.173 h t k -=
== 已知两个温度下的速率系数，根据Arrhenius 公式的定积分公式，就可以计算反应的活化能。
a 2112()11ln
()E k T k T R T T ??=- ???
a 4110.1731
1ln
4.71108.314 J K mol 293K 343K E ---??=- ??????
解得 1
a 98.70 kJ mol E -=?
3-9．药物阿斯匹林的水解为一级反应。已知：在100℃时的速率系数为17.92 d -，活化能为156.43 kJ mol -?。求在17℃时，阿斯匹林水解30%所需的时间。
解： 在已知活化能和一个温度下的速率系数的情况下，利用Arrhenius 公式的定积分式，首先求出在17℃（290.2 K ）时的速率系数
a 2112()11ln
()E k T k T R T T ??
=- ???
1111(290.2K)56 430 J mol 11ln 7.92 d 8.314 J K mol 373.2K 290.2K k ----???=- ?????
解得： 1
(290.2K)0.0436 d k -=
然后，利用一级反应的定积分式，求在290.2 K 时转化30%所需的时间 11
ln 1t k y
=
- 111
ln 8.18 d 0.0436 d 10.30
t -=
=-
3-10．已知乙烯的热分解反应24222C H (g)C H (g)H (g)+垐?噲?为一级反应，反应的活化
能1
a 250.8 kJ mol E -=?。在1 073 K 时，反应经过10 h 有50%的乙烯分解，求反应在1
573 K 时，分解50%的乙烯需要的时间。
解： 解这一类题，要考虑温度对反应速率系数的影响。在已知活化能和一个温度下的速率系数的情况下，利用Arrhenius 公式的定积分式，求另一温度下的速率系数值，再计算分解50%的乙烯所需时间。
a 2112()11ln
()E k T k T R T T ??
=- ???
而本题是一级反应，又是求分解50%所需的时间，这时间就是半衰期。所以可利用一级反应的速率系数与半衰期的关系1ln 2/t k =，代入Arrhenius 公式，将不同温度下的速率系数之比，转化为不同温度下半衰期的反比，即
12121122()
()()()
t T k T k T t T =
121a 12212()11ln
()
t T E t T R
T T ??=
- ???
1210 h 250 80011ln
(1 573K)8.314 1 073 1 573t ??
=- ???
解得： 12(1 573K)0.001315 h 4.73 s t ==
从本题计算可以看出反应温度对速率的影响是很大的。当然，过高的反应温度在工业上也是不容易达到的，反应速率太快还会带来不安全因素。
3-11．某药物如果有30％被分解，就认为已失效。若将该药物放置在3℃的冰箱中，其保质期为两年。某人购回刚出厂的这个药物，忘了放入冰箱，在室温(25℃)下搁置了两周。请通过计算说明，该药物是否已经失效。已知药物的分解分数与浓度无关，且分解的活化能
1a 130.0 kJ mol E -=?。
解：已知药物的分解分数与浓度无关，说明这是一级反应。又已知反应的活化能，利用Arrhenius 公式，可以计算两个温度下速率系数的比值。
a 2112()11ln
()E k T k T R T T ??
=- ???
因为是一级反应，求的都是分解30％所需的时间，则两个温度下速率系数的比值就等于所需时间的反比，即
a 211212()()11ln
ln ()()E k T t T k T t T R T T ??
==- ???
2365 d 130 00011ln
(298K)8.314276298t ???
=- ???
解得： (298K)11.14 d t =
即分解30％所需的时间为11.14天，故在室温(25℃)下搁置二周，该药物已失效。
3-12．有一个酸催化反应2+3+332332+
H
[Co(NH )F]H O [Co(NH )H O]F -+???→+，反应的
速率方程为{
}
2+
33[Co(NH )F]
[H ]r k α
β+=。
在指定温度和起始浓度的条件下，络合物转化0.5和0.75所用的时间分别用12t 和34t 表示，所测实验数据如下：
试根据实验数据，计算：
（1）反应的级数α和β的值。
（2）分别在298 K 和308 K 时的反应速率系数k 。 （3）反应实验活化能a E 的值。
解 因为酸是催化剂，其浓度在反应过程中保持不变，可以并入速率系数项，使速率方程可简化为
{
}
2+
'
'33[Co(NH )F]
[H ]r k k k α
β+==
（1） 首先确定级数α的数值。根据第1组（或第2组）实验数据，在298 K 温度下，
12341t t =∶∶2，这是一级反应的特征，所以1α=。
对于一级反应，1ln 2
k
t =
，所以半衰期的比值等于速率系数的反比。又根据' [H ]k k β+=的关系式，代入酸浓度，得
'311[H ][0.01 mol dm ] k k k β
β+-==?
'322[H ][0.02 mol dm ] k k k ββ
+-==?
()()
'321'312
121[0.02mol dm ]2[0.01mol dm ]1k k k k t t β
ββ
--???=== ????
根据实验数据，同在298 K 时，在两个不同的酸浓度下，半衰期的比值为
()()
12
1212 1.0 h 2
0.5 h 1
t t =
= 对照半衰期的两个比值，可以得到1β=。所以，速率方程为{
}2+
33[Co(NH )F]
[H ]r k +
=。
（2） 因为速率方程实际为{
}
2+
'
33[Co(NH )F]
r k =，'12
ln 2
[H ]k k t +
==
，所以，
12ln 2
[H ]
k t +=
。利用298 K 时的第一组数据（第二组数据应得相同结果）
1ln 2
(298K)[H ]
k t +
=
3113
ln 2
69.3(mol dm )h 1.0 h 0.01 mol dm
----=
=???? 311
3
ln 2(308K)138.6(mol dm )h 0.5 h 0.01 mol dm
k ----==???? （3） 利用Arrhenius 的定积分公式计算实验活化能 a 2112()11ln
()E k T k T R T T ??
=- ???
a 11(308K)1
1ln
(298K)8.314 J K mol 298K 308K E k k --??=- ?????
311311
138.6(mol dm )h ln 69.3(mol dm )h ------??=??
解得 1
a 52.89 kJ mol E -=?
对于一级反应，利用不同温度下，速率系数之比等于半衰期的反比，利用上述公式，同样可以得到活化能的数值。
3-13．已知1-1级对峙反应 f b
A B k
k
垐垎噲垐，1
f 0.006 min k -=，1
b 0.002 min k -=。若反应开始时，系统中只有反应物A ，其起始浓度为1 mol·dm -3。计算反应进行到100 min 时，产物B 的浓度。
解：首先写出与计量方程式对应的，在不同时刻反应物和生成物浓度的变化情况
e e e
f b
A B 0 0 k
k t a t t a x x
t t a x x ==-=-垐垎噲垐
对于1-1级对峙反应，其速率方程为：
f b d ()d x
k a x k x t
=-- 达到平衡时，净速率等于零，即d 0d x
t
=，得
f e b e ()k a x k x -=
则 f e b e
()
k a x k x -=
（1） 将已知的a ，k f 和k b 的值代入（1）式，求x e
13
1
e e
0.006min (1.0)mol dm 0.002min x x ---?-?=
解得 3
e 0.75 mol dm x -=?
将关系式（1）代入速率的微分式，整理得：
()()e 1,f 1,f e
d d a x x
k a x k x t x -=--? ()
e 1,
f e
a x x k x -= 对上式进行定积分，得
e e
f e ln ()
x x k ta x x =
- （2） 将已知的a ，x e ，t 和k f 的值代入（2）式，求x
31
3
0.75 mol dm 0.75
0.006 min ln 100 min 1.0mol dm (0.75)
x ---?=??- 解得 30.413 mol dm x -=?
即当反应进行到100 min 时，产物B 的浓度为30.413 mol dm -?。 3-14．乙醛热分解反应的主要机理如下：
CH 3CHO 1
k
??
→CH 3+ CHO (1) CH 3+ CH 3CHO 2
k
??
→CH 4+ CH 3CO (2) CH 3CO 3
k
??
→CH 3+ CO (3) CH 3+ CH 34
k
??
→C 2H 6 (4) 试推导：（1）用甲烷的生成速率表示的速率方程。
（2）表观活化能E a 的表达式。
解：（1） 根据反应机理中的第二步，甲烷的生成速率为
4233d[CH ]
[CH ] [CH CHO]d k t
= 但是，这个速率方程是没有实际意义的，因为含有中间产物3[CH ]项，它的浓度无法用实验测定。利用稳态近似，将中间产物的浓度，改用反应物的浓度来代替。设反应达到稳态时，
313233d[CH ]
[CH CHO][CH ] [CH CHO]d k k t
=- 2
3343[CH CO]2[CH ]0k k +-=
323333d[CH CO]
[CH ] [CH CHO][CH CO]0d k k t
=-=
根据上面两个方程，解得
12
12
1334[CH ][CH CHO]2k k ??= ???
代入甲烷的生成速率表示式，得
4233d[CH ]
[CH ] [CH CHO]d k t
= 12
3232
12334[CH CHO][CH CHO]2k k k k ??== ???
这就是有效的用甲烷的生成速率表示的速率方程，式中，表观速率系数k 为
12
1242k k k k ??
= ???
（2）活化能的定义式为：2a d ln d k
E RT T
=。对表观速率系数表达式的等式双方取对数，得： []2141
ln ln ln ln 2ln 2
k k k k =+-- 然后对温度微分：
214d ln d ln 1d ln d ln d d 2d d k k k k T T T T ??
=+-????
等式双方都乘以2
RT 因子，得 2
222214d ln d ln 1d ln d ln d d 2d d k k k k RT
RT RT RT T T T T ??
=+-????
对照活化能的定义式，得表观活化能与各基元反应活化能之间的关系为：
a a,2a,1a,41 2E E E E ??=+-?
? 3-15．氯气催化臭氧分解的机理如下：
第三章 化学动力学基础 一 判断题 1.溶 液 中， 反 应 物 A 在 t 1 时 的 浓 度 为 c 1 ，t 2 时 的 浓 度 为 c 2， 则 可 以 由 (c 1 － c 2 ) / (t 1 - t 2 ) 计 算 反 应 速 率， 当△t → 0 时， 则 为 平 均 速 率。......................................................................（ ） 2.反 应 速 率 系 数 k 的 量 纲 为 1 。..........................（ ） 3.反 应 2A + 2B → C ， 其 速 率 方 程 式 v = kc (A)[c (B)]2， 则 反 应 级 数 为 3。................（ ） 4.任 何 情 况 下， 化 学 反 应 的 反 应 速 率 在 数 值 上 等 于 反 应 速 率 系 数。..........（ ） 5.化 学 反 应 3A(aq) + B(aq) → 2C(aq) ， 当 其 速 率 方 程 式 中 各 物 质 浓 度 均 为 1.0 mol·L -1 时， 其 反 应 速 率 系 数 在 数 值 上 等 于 其 反 应 速 率。......................................................................（ ） 6.反 应 速 率 系 数 k 越 大， 反 应 速 率 必 定 越 大。......（ ） 7.对 零 级 反 应 来 说， 反 应 速 率 与 反 应 物 浓 度 无 关。...........................................（ ） 8.所 有 反 应 的 速 率 都 随 时 间 而 改 变。........................（ ） 9.反 应 a A(aq) + b B(aq) → g G(aq) 的 反 应 速 率 方 程 式 为 v = k [c (A)]a [ c (B)]b ， 则 此 反 应 一 定 是 一 步 完 成 的 简 单 反 应。........................（ ） 10.可 根 据 反 应 速 率 系 数 的 单 位 来 确 定 反 应 级 数。 若 k 的 单 位 是 mol 1-n ·L n -1·s -1， 则 反 应 级 数 为 n 。...............................（ ） 11.反 应 物 浓 度 增 大， 反 应 速 率 必 定 增 大。...............（ ） 12.对 不 同 化 学 反 应 来 说， 活 化 能 越 大 者， 活 化 分 子 分 数 越 多。...................（ ） 13.某 反 应 O 3 + NO O 2 + NO 2， 正 反 应 的 活 化 能 为 10.7 kJ·mol -1， △ r H = -193.8 kJ·mol -1， 则 逆 反 应 的 活 化 能 为 204.5 kJ·mol -1。..............................................................................（ ） 14.已 知 反 应 A→ B 的△r H = 67 kJ·mol -1，E a = 90 kJ·mol -1， 则 反 应 B→ A 的 E a = - 23 kJ·mol -1。............................................................（ ） 15.通 常 升 高 同 样 温 度，E a 较 大 的 反 应 速 率 增 大 倍 数 较 多。..............................（ ）
第三章水及水中元素的同位素成分 （一）名词解释 1、同位素效应 2、同位素分馏 3、温度效应 4、纬度效应 5、高程效应 6、大陆效应 7、季节效应 8、雨量效应 9、山体屏蔽效应 10、氧漂移 11、降水氢氧稳定同位素的高程效应 （二）填空题 1、氧同位素的国际标准英文缩写为（），而碳同位素的国际标准缩写为（）。 2、氚的单位为T.U,1T.U相当于（）个氢原子中有一个氚原子。 3、对于同位素交换反应C18O2+H218O=C16O18O+H218O，其分馏系数CO2-H2O 可表示为（），天然水的氢氧同位素组成的国际标准的英文缩写为SMOW ,意思为（）某水样的氧同位素组成与SMOW相比更轻，则其（）。 4、同位素组成的常用表示方法有（），（），（）和（）。 5、大气CO2的δ13C平均值是（），而土壤CO2的δ13C平均值是（）。 6、对于同位素交换反应C18O2+H218O=C16O18O+H218O，其分馏系 数CO2-H2O 可表示为（），天然水的氢氧同位素组成的国际标准的英文缩写为SMOW ,意思为（）。 7、天然水的氢氧稳定同位素组成一般以（），（）表示，其国际标准的英文缩写为SMOW，意指（）。 8、氢氧稳定同位素的高程效应，实际是（）的一种表现，若已知某地气温的高程变化率为-0.5℃/100m ，δ18O随温度的变化为0.30‰/度，则δ
18O 的高程变化率为（）。不同成因的盐水具有不同的同位素组成，试指出下列盐水的δD的范围，海水（），大气降水流经岩盐矿床而形成的盐水（）。由于蒸发浓缩而富集盐分的盐湖水（）。 （三）简答题 1、降水氢氧稳定同位素组成的温度效应、纬度效应的含义? 2、氧漂移及其影响因素? 3、何谓降水氢氧稳定同位素的大陆效应？试用蒸发与凝结的机理加以解释 4、何谓降水氢氧稳定同位素的大陆效应？试用蒸发与凝结的机理加以解释。 5、次生方解石中12C的来源是什么？ 6、自然界碳同位素的分馏过程有哪些？ 7、同位素温度计的基本原理是什么？ 8、大气降水中氢氧稳定同位素的分布特征 9、大气降水中氚的分布特征。 10、简述氢氧同位素常用的表示方法及标准。 11、硫同位素用什么标准来表示？地下水中硫同位素组成情况如何？ 12、自然界硫同位素的分硫过程有哪些？ 13、沉积物的碳同位素成分由海岸向海洋方向有什么变化规律？它与什么有关？ 14、次生方解石中碳的轻同位素是什么来源的？有几种？ 15、氚的成因及天然水中氚的一般分布情况怎样？ 16、天然14 C的产生及其循环。 17、怎样利用氢氧稳定同时确定含水层补给区或补给区高程？ 18、13C 能解决水文地质中的哪些问题？
第三章 化学动力学基础 1. 有A 气体和B 气体进行反应，若将A 气体浓度增加一倍，速率增加400％，若将B 气体的浓度增加一倍，速率增加200％，试写出反应式。 2. 下列生成NO 2的反应：2NO ＋O 22NO 2 其反应速率表示式为 ][O [NO]22 k =v 如果压力增加到原来的两倍，试计算速率之变化。 3. 在抽空的刚性容器中，引入一定量纯A 气体，发生如下反应： A(g)?→? B(g) + 2C(g)。设反应能进行完全，经恒温到323K 时，开始计时，测定 求该反应级数及速率常数 4. 若气体混合物体积缩小到原来的1/3，下列反应的初速率变化为多少？ 2SO 2 + O 2 → 2SO 3 5. 在308K 时，反应 N 2O 5(g) → 2NO 2(g) + 1/2O 2(g) 的k = 1.35?10－ 5， 在318K 时，k = 4.98?10－ 5，试求这个反应的活化能？ 6. CH 3CHO 的热分解反应是：CH 3CHO(g) → CH 4(g) + CO(g) 在700K 时，k =0.0105，已知E a=188.1kJ ?mol － 1，试求800K 时的k 。
7. 已知HCl(g)在1atm 和25℃时的生成热为－88.2kJ ?mol － 1，反应 H 2(g) + Cl 2(g) = 2HCl(g) 的活化能为112.9kJ ?mol － 1。试计算逆反应的活化能。 8. 某一个化学反应，当温度由300K 升高到310K 时，反应速率增加了一倍，试求这个反应的活化能。 9. 某化学反应，在300K 时，20min 内反应完成了50％，在350K 时，5min 内反应完成了50％，计算这个反应的活化能。 10. 已知在320℃时反应SO 2Cl 2(g)→SO 2(g)+Cl 2(g)是一级反应，速率常数为2.2?10－ 5s － 1。试求：(1)10.0gSO 2 Cl 2分解一半需多少时间？ (2)2.00gSO 2Cl 2经2h 之后还剩多少克？ 11. 在人体内，被酵母催化的某生化反应的活化能为39kJ ?mol － 1。当人发烧到313K 时，此反应的速率常数增大到多少倍？ 12. 蔗糖催化水解C 12H 22O 11+H 2O 催化剂?→??2C 6H 12O 6是一级反应，在25℃速率常数为 5.7?10－ 5s － 1。试求： (1)浓度为1mol ?dm －3 蔗糖溶液分解10％需要多少时间？ (2)若反应活化能为110kJ.mol － 1，那么在什么温度时反应速率是25℃时的十分之一？ 13. 反应2NO+2H 2→N 2+2H 2O 在一定温度下，某密闭容器中等摩尔的比NO 与H 2混合物在不同初压下的半衰期为 p 0(mmHg) 355 340.5 288 251 230 202 t 1/2(min) 95 101 130 160 183 224 求反应级数。
1 第三章化学动力学基础课后习题参考答案 2解：（1）设速率方程为 代入数据后得： 2.8×10-5=k ×(0.002)a (0.001)b ① 1.1×10-4=k ×(0.004)a (0.001)b ② 5.6×10-5=k ×(0.002)a (0.002)b ③ 由②÷①得: 2a =4 a=2 由③÷①得: 2b =2 b=1 （2）k=7.0×103(mol/L)-2·s -1 速率方程为 （3）r=7×103×(0.0030)2×0.0015=9.45×10-5(mol ·L -1·s -1) 3解：设速率方程为 代入数据后得： 7.5×10-7=k ×(1.00×10-4)a (1.00×10-4)b ① 3.0×10-6=k ×(2.00×10-4)a (2.00×10-4)b ② 6.0×10-6=k ×(2.00×10-4)a (4.00×10-4)b ③ 由③÷②得 2=2b b=1 ②÷①得 22=2a ×21 a=1 k=75(mol -1·L ·s -1) r=75×5.00×10-5×2.00×10-5=7.5×10-8(mol ·L -1·s -1) 5解：由 得 ∴△Ea=113.78（kJ/mol ） 由RT E a e k k -=0得：9592314.81078.11301046.5498.03?=?==??e ke k RT E a 9解：由阿累尼乌斯公式：RT E k k a 101ln ln -=和RT E k k a 202ln ln -=相比得： ∴ 即加催化剂后，反应速率提高了3.4×1017倍 因△r H θm =Ea(正) -Ea(逆) Ea(逆)=Ea(正)-△r H θm =140+164.1=304.1(kJ/mol) 10解：由)11(ln 2 112T T R Ea k k -=得： )16001(314.8102621010.61000.1ln 2 384T -?=??-- T 2=698（K ） 由反应速率系数k 的单位s-1可推出，反应的总级数为1，则其速率方程为 r=kc(C 4H 8) 对于一级反应,在600K 下的)(1014.110 10.6693.0693.0781s k t ?=?== - ) ()(2O c NO kc r b a =)()(107223O c NO c r ?=) ()(355I CH c N H C kc r b a =)11(ln 2112T T R E k k a -=)627 15921(314.8498.081.1ln -=a E ) /(75.41046.5656314.81078.113903s mol L e e k k RT E a ?=??==??--36.40298314.810)140240(ln 32112=??-=-=RT E E k k a a 1712104.3ln ?=k k
第三章 化学动力学 3-1．在1 100 K 时，3NH (g)在金属钨丝上发生分解。实验测定，在不同的3NH (g)的初始压力0p 下所对应的半衰期12t ，获得下列数据 0/Pa p 3.5×104 1.7×104 0.75×104 1/min t 7.6 3.7 1.7 试用计算的方法，计算该反应的级数和速率系数。 解： 根据实验数据，反应物3NH (g)的初始压力不断下降，相应的半衰期也不断下降，说明半衰期与反应物的起始浓度（或压力）成正比，这是零级反应的特征，所以基本可以确定是零级反应。用半衰期法来求反应的级数，根据半衰期法的计算公式 12 12 1 ,1 21,2 n t a t a -??= ??? 即 ()12,112,221ln /1ln(/) t t n a a =+ 把实验数据分别代入，计算得 ()() 12,112,244 0,20,1ln /ln 7.6/3.7110ln(/) ln(1.710/3.510) t t n p p --=+ =+ ≈?? 同理，用后面两个实验数据计算，得 () ln 3.7/1.710ln(0.75/1.7) n =+ ≈ 所以，该反应为零级反应。利用零级反应的积分式，计算速率系数。正规的计算方法应该是分别用3组实验数据，计算得3个速率系数，然后取平均值。这里只列出用第一组实验数据计算的结果，即 0100 22p a t k k = = 431001 3.510Pa 2.310 Pa min 227.6 min p k t -?===??? 3-2．某人工放射性元素，能放出α粒子，其半衰期为15 min 。若该试样有80%被分解，计算所需的时间？
《水文地球化学》教学大纲 一、课程名称：水文地球化学 Hydrogeochemistry 二、课程编号： 三、学分学时：2学分/32学时 四、使用教材：沈照理等编，《水文地球化学基础》，地质出版社，1993年5月第一版，1999年第二次印刷 五、课程属性：专业内选修课 选修 六、教学对象：地质工程专业本科生 七、开课单位：地球科学与工程学院地质科学与工程系 八、先修课程：普通化学、普通地质学、岩石矿物学、构造地质学、水文地质学基础等。 九、教学目标： 通过比较系统地介绍有关水文地球化学的基础理论，掌握水-岩相互作用在天然和人类活动条件下导致的地下水各溶解组分的迁移转化规律，熟悉应用水化学的分析理论与方法解决各种环境和工程问题。 十、课程要求： 通过本课程的学习，使学生掌握水文地球化学的平衡理论，学会水文地球化学的分析方法，基本要求是： 1．掌握水化学平衡原理； 2．掌握地下水溶解组分的迁移和转化规律； 3．学会应用水文地球化学的基本原理和分析方法解决自然和人类活动条件下的各种地下水环境问题； 十一、教学内容： 本课程主要由以下内容组成： 第一章水化学基础（12学时） ?知识要点：溶解平衡、碳酸平衡、洛河计算、氧化还原作用、吸附平衡 ?重点难点：各种平衡的计算方法 ?教学方法：课堂教学 第二章地下水化学成分的组成（4学时）
?知识要点：天然水的化学特性、元素的水文地球化学特性、天然水化学成分的综合指标、 地下水化学成分的数据处理 ?重点难点：各天然水体的常量和微量及痕量化学成分特性 ?教学方法：课堂教学 第三章地下水化学成分的形成与特征（4学时） ?知识要点：渗入成因地下水、沉积成因地下水和火山成因地下水的化学成分的形成与特征 ?重点难点：各种成因水的化学成分的形成机理与演化 ?教学方法：课堂教学 第四章水的地球化学循环（4学时） ?知识要点：地下水圈、地壳中水的地球化学循环、成矿过程中的地球化学循环 ?重点难点：地下水循环过程中元素的迁移转化 ?教学方法：课堂教学 第五章水文地球化学的应用（8学时） ?知识要点：地下水污染、地球化学环境与人体健康、矿泉水 ?重点难点：如何应用水文地球化学的基本原理分析和评价各种水环境问题 ?教学方法：课堂教学 十二、实践环节： 主要是习题： ?络合计算 ?饱和指数计算 ?Eh-pH计算 ?吸附平衡计算 ?水化学成分的图示 ?应用分析 十三、教学参考： 1．参考教材 ?沈照理等编，《水文地球化学基础》，地质出版社，1993年5月第一版，1999年第二次印刷 2．参考文献 ?杨忠耀，环境水文地质，原子能出版社，1990年 十四、考核方式：
- 1 -第三章 化学动力学基础 1. 有A 气体和B 气体进行反应，若将A 气体浓度增加一倍，速率增加400％，若将B 气体的浓度增加一倍，速率增加200％，试写出反应式。 2. 下列生成NO 2的反应：2NO ＋O 22NO 2 其反应速率表示式为 ][O [NO]22k =v 如果压力增加到原来的两倍，试计算速率之变化。 3. 在抽空的刚性容器中，引入一定量纯A 气体，发生如下反应： A(g)B(g) + 2C(g)。设反应能进行完全，经恒温到323K 时，开始计时，测定?→?体系总压随时间的变化关系如下：t / min 03050∞p 总 / kPa 53.33 73.3380.00106.66 求该反应级数及速率常数 4. 若气体混合物体积缩小到原来的1/3，下列反应的初速率变化为多少？ 2SO 2 + O 2 → 2SO 3 5. 在308K 时，反应 N 2O 5(g) → 2NO 2(g) + 1/2O 2(g) 的k = 1.35?10－5，在318K 时，k = 4.98?10－5，试求这个反应的活化能？ 6. CH 3CHO 的热分解反应是：CH 3CHO(g) → CH 4(g) + CO(g) 在700K 时，k =0.0105，已 知E a=188.1kJ ?mol －1，试求800K 时的k 。为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力
- 2 - 7. 已知HCl(g)在1atm 和25℃时的生成热为－88.2kJ ?mol －1，反应 H 2(g) + Cl 2(g) = 2HCl(g)的活化能为112.9kJ ?mol －1。试计算逆反应的活化能。 8. 某一个化学反应，当温度由300K 升高到310K 时，反应速率增加了一倍，试求这个反应的活化能。 9. 某化学反应，在300K 时，20min 内反应完成了50％，在350K 时，5min 内反应完成了50％，计算这个反应的活化能。 10. 已知在320℃时反应SO 2Cl 2(g)→SO 2(g)+Cl 2(g)是一级反应，速率常数为2.2?10－5s －1。试求：(1)10.0gSO 2 Cl 2分解一半需多少时间？ (2)2.00gSO 2Cl 2经2h 之后还剩多少克？ 11. 在人体内，被酵母催化的某生化反应的活化能为39kJ ?mol －1。当人发烧到313K 时，此反应的速率常数增大到多少倍？ 12. 蔗糖催化水解C 12H 22O 11+H 2O 2C 6H 12O 6是一级反应，在25℃速率常数为催化剂?→??5.7?10－5s －1。试求： (1)浓度为1mol ?dm －3蔗糖溶液分解10％需要多少时间？ (2)若反应活化能为110kJ.mol －1，那么在什么温度时反应速率是25℃时的十分之一？ 13. 反应2NO+2H 2→N 2+2H 2O 在一定温度下，某密闭容器中等摩尔的比NO 与H 2混合物在不同初压下的半衰期为 p 0(mmHg) 355 340.5 288 251 230 202 t 1/2(min) 95 101 130 160 183 224求反应级数。
第四章水文地球化学参数 水文地球化学参数有三类：物性水文地球化学参数，条件水文地球化学参数，综合性水文地球化学参数。 第一节物性和条件水文地球化学参数 一、物性水文地球化学参数 物性水文地球化学参数是反映事物的性质（物质的性质和物质间相互作用时的质量和能量关系）的参数。如平衡常数，反应速度常数，分配系数，吸附容量，自由能，焓，熵，标准电子活度或标准电极电位，离子电位，离子半径和价态，以及原子结构和其外层的价电子层结构都是反映事和物内在本性的参数。这些参数反映的是事物的本性，或反映的仅仅是事物在理想状态时的特征。事物在理想条件下的状态与实际条件下是有一定的差距的。在研究客观具体事物时还需根据具体条件作具体分析。但尽管如此，收集和掌握这些参数对水文地球化学研究无疑是非常必要和有益的，因为这些参数是对事物进行分析判断的基础，是对事物进行理论计算和实践设计必不可少的参数。 二、条件水文地球化学参数 条件水文地球化学参数是反应体系及其环境所处的条件的参数，是用来描述事物或体系与环境的外观状态的参数，当然也是进行水文地球化学计算时所需要的基本数据。它们主要有水化学组分，含量，pH，pE或Eh，温度，压力等。无疑这些参数是水文地球化学研究和计算中必不可少的重要参数，因而也是我们野外和实验室工作中必须取得的主要资料。 第二节参比和综合性水文地球化学参数 上面已提及，仅有物性水文地球化学参数是不能对水岩体系的客观状态和变化作出确定性的定量回答，也是无法对水岩体系进行具体的水文地球化学计算。但是仅仅依靠条件水文地球化学参数也是不够的，因为同一个客观具体条件对不同的事物的影响显然是不尽相同的。对一个事物要作出既科学又符合客观实际的回答，必须将理论与实践相结合，也就是说，将事物的条件状态与该条件下事物发生变化的边界状态相比较，才能对事物的状态、发展结果和将可能发生的事件作出正确的论断。反映实际条件与该具体条件下的边界条件相比较的结果的参数
《水文地球化学》教学大纲 Hydrogeochemistry－Course Outline 第一部分大纲说明 一、课程的性质、目的与任务 《水文地球化学》是水文与水资源工程专业本科生必修的一门主要专业基础课。通过本课程的学习，使学生掌握水文地球化学的基本原理和学会初步运用化学原理解决天然水的地球化学问题和人类对天然水的影响问题的方法与手段，为学习后续课程和专业技术工作打下基础。 二、与其它课程的联系 学习本课程应具备普通地质学、综合地质学、工程化学和水文地质学的基础。后续课程为水质分析实验、铀水文地球化学、环境水文地质学和水文地质勘察。 三、课程的特点 1．对基本概念、基本规律与常见的应用方法的理解并重。 2．对基本理论与常见水文地球化学问题的定量计算方法的掌握并重。 3. 采用英文教材，中、英语混合授课。 四、教学总体要求 1．掌握水文地球化学的基本概念、基本规律与研究方法。 2．掌握控制地下水与地表水化学成分的主要作用：酸碱反应与碳酸盐系统；矿物风化与矿物表面过程；氧化－还原反应；有机水文地球化学作用等。 3．通过理论讲述、研究实例分析与习题课，使学生理解天然水中常见的化学组份与同位素组成，掌握最基本的地球化学模拟方法与整理水化学数据的能力。 五、本课程的学时分配表 编 号教学内容课堂讲 课学时 习题课 学时 实验课 学时 自学 学时 1 引言及化学背景 （Introduction and Chemical Background） 6 2 酸碱反应与碳酸盐系统 (Acid-Base Reactions and the Carbonate System) 4 2 3 矿物风化与矿物表面过程 Mineral weathering and mineral surface processes 6
第一章地下水的无机化学成分 一、名词解释 1、侵蚀性CO 2 ： 当水中“游离CO2 ”，大于“平衡CO2 ”时，多余部分的CO2对碳酸和金属构件等具有侵蚀性，这部分CO2 ，即为“侵蚀性CO2 ”。 2、游离CO 2 溶解于水中的CO2统称为游离CO2. 3、平衡CO 2 与HCO3-相平衡的CO2 ，称为平衡CO2 。 4、Ph 5、去硝化作用 在缺氧条件下，异养型去氮菌把NO3-、NO2- （还原）分解为气态氮（N2O和N2 ）的过程。 6、硝化作用 在自养型亚硝化菌和硝化菌的作用下，NH4+被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的作用。 7、微量组分 不决定水化学类型 8、大量组分 决定水化学类型，一般含量大于100mg/L 9、组分 二、填空题 1、地下水中的化学组分可以分为四组：（大量组分），（微量组分），（放射性组分），和（气体组分）；水的中性点的pH 值随温度的升高而（）。 2 、Cl - 具有很强的迁移性能，其原因在于：（不形成难溶化合物），（不被胶体所吸附），（不被生物所吸附））。碳酸衍生物的存在形式与水的pH 值有关，当pH>8 时，以（）占优势：当pH<5 时，则以（）占优势。 3、细菌按呼吸方式分有和两大类。 三、简答题 1、地下水中氟的来源简况。 2、地下水中的主要气体成分及来源。 3、何谓地下水中的微量元素？研究它有何意义？
4、什么是硝化作用或去硝化作用，它们各在什么环境中进行？ 四、论述题 试论地下水中二氧化碳的起源及其水文地球化学意义。 第三章水及水中元素的同位素成分 （一）名词解释 1、同位素效应 由于某种元素的一种同位素被另一同位素所替换，从而引起物质在在物理、化学性质上出现差异的现象，称之为同位素效应。 同位素效应是造成同位素分馏的根本原因。 2、同位素分馏 3、温度效应 大气降水中的δ18O和δD 随地面或云层的温度升高而增大，反之，则降低。 4、纬度效应 大气降水中的δ18o和δD值随纬度增加而减少。 5、高程效应 大气降水中δ18O和δD随海拔高度增加而下降的现象 6、大陆效应 大气降水中的δ18O和δD由沿海到大陆部逐渐降低得现象 7、季节效应 降水的δ18D和δD值随气温，湿度，蒸发和降水的季节变化而发生周期变化。
水文地球化学习题 第一章 第二章水溶液的物理化学基础 1．常规水质分析给出的某个水样的分析结果如下（浓度单位：mg/L）： Ca2+=93.9；Mg2+=22.9；Na+=19.1；HCO3-=334；SO42-=85.0；Cl-=9.0；pH=7.2。求： （1）各离子的体积摩尔浓度（M）、质量摩尔浓度（m）和毫克当量浓度（meq/L）。 （2）该水样的离子强度是多少？ （3）利用扩展的Debye-Huckel方程计算Ca2+和HCO3-的活度系数。 2．假定CO32-的活度为a CO32- =0.34?10-5，碳酸钙离解的平衡常数为4.27?10-9，第1题中的水样25℃时CaCO3饱和指数是多少？CaCO3在该水样中的饱和状态如何？ 3．假定某个水样的离子活度等于浓度，其NO3-，HS-，SO42-和NH4＋都等于10-4M。反应式如下： H+ + NO3- + HS- = SO42- + NH4＋ 问：25℃和pH为8时，该水样中硝酸盐能否氧化硫化物？ 4．A、B两个水样实测值如下（mg/L）： 组分Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-NO3- A水样706 51 881 310 204 4 5．请判断下列分析结果（mg/L）的可靠性，并说明原因。 组分Na+K+Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-CO32-pH A水样50 6 60 18 71 96 183 6 6.5 B水样10 20 70 13 36 48 214 4 8.8 6．某水样分析结果如下： 离子Na+Ca2+Mg2+SO42-Cl-CO32-HCO3-含量(mg/l) 8748 156 228 928 6720 336 1.320 试计算Ca2+的活度(25℃)。 4344 含量（mg/l）117 7 109 24 171 238 183 48 试问： （1）离子强度是多少？ （2）根据扩展的Debye-Huckel方程计算，Ca2+和SO42－的活度系数？ （3）石膏的饱和指数与饱和率是多少？ （4）使该水样淡化或浓集多少倍才能使之与石膏处于平衡状态？ 8．已知温度为298.15K（25℃），压力为105Pa（1atm）时，∑S=10-1mol/l。试作硫体系的Eh-pH图（或pE-pH图）。 9．简述水分子的结构。 10．试用水分子结构理论解释水的物理化学性质。 11．温、压条件对水的物理、化学性质的影响及其地球化学意义。 12．分别简述气、固、液体的溶解特点。
第三章 化学动力学 3-1．在1 100 K 时，3NH (g)在金属钨丝上发生分解。实验测定，在不同的3NH (g)的初始压力0p 下所对应的半衰期12t ，获得下列数据 0/Pa p 3.5×104 1.7×104 0.75×104 1/min t 7.6 3.7 1.7 试用计算的方法，计算该反应的级数和速率系数。 解： 根据实验数据，反应物3NH (g)的初始压力不断下降，相应的半衰期也不断下降，说明半衰期与反应物的起始浓度（或压力）成正比，这是零级反应的特征，所以基本可以确定是零级反应。用半衰期法来求反应的级数，根据半衰期法的计算公式 12 12 1 ,1 21,2 n t a t a -??= ??? 即 ()12,112,221ln /1ln(/) t t n a a =+ 把实验数据分别代入，计算得 ()() 12,112,244 0,20,1ln /ln 7.6/3.7110ln(/) ln(1.710/3.510) t t n p p --=+ =+ ≈?? 同理，用后面两个实验数据计算，得 () ln 3.7/1.710ln(0.75/1.7) n =+ ≈ 所以，该反应为零级反应。利用零级反应的积分式，计算速率系数。正规的计算方法应该是分别用3组实验数据，计算得3个速率系数，然后取平均值。这里只列出用第一组实验数据计算的结果，即 0100 22p a t k k = = 431001 3.510Pa 2.310 Pa min 227.6 min p k t -?===??? 3-2．某人工放射性元素，能放出α粒子，其半衰期为15 min 。若该试样有80%被分解，计算所需的时间？
第3章酶催化反应动力学 （2学时） 主要内容： 3.1 酶催化反应速度 3.2 底物浓度对酶促反应速度的影响 3.3 抑制剂对酶促反应速度的影响 3.4 其它因素对酶促反应速度的影响 ?酶催化反应动力学也称酶促反应动力学（kinetics of enzyme-catalyzed reactions），是研究酶促反应速度以及影响此速度的各种因素的科学。在研究酶的结构与功能的关系以及酶的作用机制时，需要酶促反应动力学提供相关的实验证据；为了找到最有利的反应条件从而提高酶催化反应的效率以及了解酶在代谢过程中的作用和某些药物的作用机制等，也需要我们掌握酶促反应动力学的相关规律。因此，对于酶促反应动力学的研究既有重要的理论意义又具有相当的实践价值。 酶的动力学研究包括哪些内容? ?酶促反应动力学以化学动力学为基础，通过对酶促反应速度的测定来讨论诸如底物浓度、抑制剂、温度、pH和激活剂等因素对酶促反应速度的影响。 ?温度、pH及激活剂都会对酶促反应速度产生十分重要的影响，酶促反应不但需要最适温度和最适pH，还要选择合适的激活剂。而且在研究酶促反应速度以及测定酶的活力时，都应选择相关酶的最适反应条件。 3.1酶催化反应速度 ?如果我们以产物生成量(或底物减少量)来对反应时间作图，便可以得到如图3-1所示的曲线图。 该曲线的斜率表示单位时间内产物生成量的变化，因此曲线上任何一点的斜率就是相应横坐标上时间点的反应速度。从图中的曲线可以看出在反应开始的一段时间内斜率几乎不变，然而随着反应时间的延长，曲线逐渐变平坦，相应的斜率也渐渐减小，反应速度逐渐降低，显然这时测得的反应速度不能代表真实的酶活力。 ?引起酶促反应速度随反应时间延长而降低的原因很多，如底物浓度的降低、产物浓度增加从而加速了逆反应的进行、产物对酶的抑制或激活作用以及随着反应时间的延长引起酶本身部分分子失活等等。因此在测定酶活力时，应测定酶促反应的初速度，从而避免上述各种复杂因素对反应速度的影响。由于反应初速度与酶量呈线性关系，因此可以用测定反应初速度的方法来测
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目录 第一章水化学基础 第一节溶解平衡 (3) 第二节碳酸平衡 (4) 第三节地下水中络合物的计算 (4) 第四节氧化还原反应 (5) 第二章地下水的化学成分的组成 第一节天然水的组成 (6) 第二节天然水的化学特性 (6) 第三节元素的水文地球化学特性 (7) 第四节天然化学成分的综合指标（三种） (7) 第五节地下水化学成分的数据处理 (7) 第三章地下水化学成分的形成与特征 第一节地下水基本成因类型的概念 (7) 第二节渗入成因地下水化学成分的形成与特征 (8) 第三节沉积成因地下水化学成分的形成与特征 (8) 第四章水的地球化学循环 第一节地下水圈的概念 (8) 第二节地壳中水的地球化学循环 (9) 第三节成矿过程中水的地球化学循环 (9) 第五章水文地球化学的应用 第六章补充部分 (10)
第一章<水化学基础> 第一节溶解平衡 质量作用定律： 一个化学反应的驱动力与反应物及生成物的浓度有关 化学平衡与自由能 体系：把所研究对象一个物体或一组相互作用的物体称为体系或系统，而体系（或系统）周围的其他物质称为环境。 状态及状态参数：热力学状态分为平衡状态和非平衡状态。热力学平衡体系特性是由系列参数来表示当体系没有外界影响时，各状态参数若能保持长久不变，此体系称为热力学平衡状态。 焓：它是一种化学反应向环境提供的热量总值。以符号“H”表示。在标准状态下，最稳定的单质生成1摩尔纯物质时的焓变化，称为“标准生成焓”。 △H r=△H(生成物)-△H（反应物）△H r为正值，属吸热反应，△H r为负值，属放热反应 自由能：在热力学中，自由能的含义是指一个反应在恒温恒压下所能做的最大有用功，以符号“G”表示。在标准状态下，最稳定的单质生成1摩尔纯物质时的自由能变化，称为“标准生成自由能”，以“△Gf”表示 △Gr=△G(生成物)- △G（反应物）△Gr为正值，反应在恒温恒压条件下不能自发进行，△Gr 为负值，反应在恒温恒压条件下可以自发反应；△G=0，反应处于平衡状态。 活度及活度系数 为了保证计算的精确程度，就必须对水中组分的实测浓度加以校正，校正后的浓度为校正浓度，也就是活度。质量作用定律中，浓度是以活度表示的。活度是真实浓度（实测浓度）的函数，一般情况下，活度小于实测浓度。活度与实测浓度的函数表示式为:a=rm m为实测浓度（mol/L）,r为活度系数。活度系数随水中溶解固体（矿化度）增加而减小，但一般都小于1 理想溶液：从理论上讲，溶液中离子之间或分子之间没有相互作用，这种溶液称为理想溶液。 地下水中的溶解-沉淀 全等溶解：矿物与水接触产生溶解反应时，其反应产物都是溶解组分，这种溶解反应称为全等反应； 非全等溶解：矿物与水接触产生溶解反应时，其反应产物除溶解组分外，还有新生成的组分，这种反应称为非全等溶解 溶度积：当难溶电解质溶于水而成饱和溶液时，溶液中同时存在的溶解离子和未溶解的固体。按质量作用定律，在给定的温压下，溶液中相应方次的离子的活度乘积是一个常数，称为平衡常数K，对于难溶盐来说，这个常数称为“容积度”，或者“溶度积常数”常用KSP表示。 溶解度：在给定温压下，达到溶解平衡时，溶液中溶解物质的总量。在水文地球化学研究中，溶解度常用mg/L表示。 同离子效应：一种矿物溶解于水溶液中，若水溶液中有与矿物溶解相同的离子，则这种矿物的溶解度就会降低，这种现象在化学上称为同离子效应。 盐效应：矿物在纯水中的溶解度低于矿物在高含量水中的溶解度，这种含盐量升高使矿物溶解度增大的现象，在化学上称为盐效应。其主要原因是，水中含盐量升高，离子强度I也升高，而活度系数则降低。注：就对溶解度的影响而言，同离子效应大于盐效应。所以，在盐效应和同离子效应同时存在时，盐效应往往可忽略；如无同离子效应时，盐效应是应考虑的。 饱和指数 饱和指数是确定水与矿物出于何种状态的参数，以符号“SI”表示。一般来说，根据饱和指数值判断水
第一章绪论 水文地球化学是研究地下水化学组成的形成、分布、迁移和富集规律及其在生产实际中应用的一门科学。 1.水文地球化学的主要研究内容： （1）研究水与地壳岩石、气体和有机物质相互作用。 （2）研究地下水中化学元素及其同位素的分布、分配、集中、分散及迁移循环的形式、规律和历史。 （3）研究地下水化学成分及其形成作用与途径，探索地下水在地壳层中所起的地球化学作用。 （4）研究因地下水活动而形成的各种产物（固、液、气体）和地下水对地质作用的影响。 2、水文地球化学研究意义： （1）水文地球化学研究可以解决地下水的形成和起源问题。 （2）水文地球化学研究可以查明地下水的分布和形成规律，为阐明水文地质条件、评价地下水资源增添些有效的方法。（3）水文地球化学研究可阐明人类活动对地下水的影响，成为自然资源的合理利用、保护、以及防止环境污染（地下水污染）等课题的理论基础。 （4）水文地球研究可为矿床的形成提供水文地质分析方面的依据，为找矿提供有用的信息。 （5）在与地下热能开发有关的地下热水、饮用与医疗矿泉水及地质环境与人体健康等各方面，水文地球化学研究成果也将显示出它的作用，并做出应有的贡献。 第二章地下水的化学组成 1.非极性的难溶挥发性有机物是地下水中危害最大的主要有机污染物。 2.质量浓度：（1）以每升水中所含溶质的毫克数（mg/L）或微克数（μg /L）来表示；（2）以每千克溶液中含溶质的毫克数（ppm）或微克数（ppb）来表示。 3.摩尔浓度：mg/L与mol/L之间的转换关系为：mol=mg/1000/分子量 4.当量浓度：meq/L=mmol/L×化合价 5.地下水化学成分的数据处理 （1）水质分析结果的可靠性检验 水中阴阳离子的平衡误差可用下式来计算： Nc Na E(%)100 Nc Na - =? + ∑∑ ∑∑ 式中：E为相对误差，Nc、Na分别为阳离子和阴离子的毫克当量浓度（meq/L）。如Na+、K+为实测值，E应小于±5％，如Na++K+
第4章 化学动力学基础 4.1 化学反应速率的概念 4.1.1 平均速率和瞬时速率 1. 平均速率 某一有限时间间隔内浓度的变化量。 2. 瞬时速率 时间间隔Δt 趋于无限小时的平均速率的极限。 先考虑一下平均速率的意义 : ，割线 AB 的斜率 要求得在 t 1 — t 2 之间某一时刻 t 0 的反应速率, 可以在 t 0 两侧选时间间隔 t 0 - — t 0 + , 越小, 间隔越小, 则两点间的平均速率越接近 t 0 时的速率 t0 . 当 -> 0 时, 割线变成切线, 则: 1 2NO 2 (CCl 4) + O 2(g) 例：N 2O 5(CCl 4)2 1 252152252) O N ()O N ()O N (t t c c r --- =t c ??- =)O N (52 lim t r r ?→ =
割线的极限是切线, 所以割线 AB 的极限是切线 k; 故 t 0 时刻曲线切线的斜率是 t 0 时的瞬时速率 v to . 从瞬时速率的定义, 可以归纳出瞬时速率的求法: (1) 做浓度— 时间曲线图; (2) 在指定时间的曲线位置上做切线; (3) 求出切线的斜率(用做图法, 量出线段长, 求出比值) 4.1.2 定容反应速率 d d r V t ξ= 定容条件下，定义： r ——定容条件下的反应速率(mol·L -1·s -1 ) 溶液中的化学反应： A B Y Z d d d d d d d d c c c c r a t b t y t z t =- =-== 对于定容的气相反应： 12NO 2 (CCl 4) + O 2(g) 例：N 2O 5(CCl 4)2 -1 25(N O ) mol L 300 s c t ?(0.180-0.200)?= ?5-1-1 6.6710mol L s -=-???24-1-1 1.3310mol L (NO ) s c t -????=?5-1-21 3.3310mol L ) s (O c t -???=??
大学无机及分析化学第三章化学动力学题 附答案
第三章化学动力学基础 一判断题 1.溶液中，反应物 A 在t1时的浓度为c1，t2时的浓度为c2，则可以由 (c1－c2 ) / (t1 - t2 ) 计算反应速率，当△t→ 0 时，则为平均速率。......................................................................（） 2.反应速率系数k的量纲为 1 。..........................（） 3.反应2A + 2B → C，其速率方程式v = kc (A)[c (B)]2，则反应级数为 3。................（） 4.任何情况下，化学反应的反应速率在数值上等于反应速率系数。..........（） 5.化学反应3A(aq) + B(aq) → 2C(aq) ，当其速率方程式中各物质浓度均为 1.0 mol·L-1时，其反应速率系数在数值上等于其反应速率。......................................................................（） 6.反应速率系数k越大，反应速率必定越大。......（） 7.对零级反应来说，反应速率与反应物浓度无关。...........................................（） 8.所有反应的速率都随时间而改变。........................（） 9.反应a A(aq) + b B(aq) → g G(aq) 的反应速率方程式为v = k [c (A)]a[ c (B)]b，则此反应一定是一步完成的简单反应。........................（） 10.可根据反应速率系数的单位来确定反应级数。若k的单位是 mol1-n·L n-1·s-1，则反应级数为n。...............................（） 11.反应物浓度增大，反应速率必定增大。...............（）