有机化学在考研中的数学部分,主要考察考生对化学反应速率与平衡、分子结构与性质、立体化学等知识的理解和应用能力。以下是对有机化学考研数学真题的原创解答:
【真题】某有机化合物A在室温下,其分解速率常数k₁为0.5/d,若将其分解成产物B,则产物B的生成速率常数k₂为多少?
【解答】根据化学反应速率与平衡原理,对于一级分解反应,分解速率常数与生成速率常数之间存在关系:k₁ = k₂ * [A],其中[A]为反应物A的浓度。
由题意,已知k₁ = 0.5/d,假设反应物A的初始浓度为C₀,则在时间t时,反应物A的浓度变为C₀ * e^(-k₁ * t)。
当反应物A完全分解时,即C₀ * e^(-k₁ * t) = 0,解得t = ln(C₀ / [A]₀) / k₁,其中[A]₀为反应物A完全分解后的浓度。
因此,产物B的生成速率v₂ = k₂ * [A],将[A] = C₀ / e^(-k₁ * t)代入得v₂ = k₂ * C₀ * e^(k₁ * t)。
由上述关系,当反应物A完全分解时,产物B的生成速率为v₂ = k₂ * C₀ * e^(k₁ * ln(C₀ / [A]₀) / k₁)。
简化得v₂ = k₂ * C₀ / [A]₀。
由于反应物A完全分解,[A]₀ = 0,所以v₂ = k₂ * C₀。
又因为k₁ = 0.5/d,代入上式得v₂ = k₂ * C₀ = k₂ * (1 - e^(-k₁ * t))。
所以,产物B的生成速率常数k₂为v₂ / (1 - e^(-k₁ * t))。
综上所述,有机化学考研数学真题中的这道题,通过运用化学反应速率与平衡原理,可以得出产物B的生成速率常数k₂的具体表达式。
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