無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課后習(xí)題第三章答案

1、、選擇題2S0(g)+02(g)NOU 2SQ(g)下列幾種速率表達(dá)式之間關(guān)系正確的是()A. dc(S02)dc(02)dt-dtC. dc(S03)dc(02) 2dt dtB. dc(S02) dc(S03)-dt 2dtD. d c(S0) d Q0)2dt dt解：選D。依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的瞬時(shí)速率的表達(dá)通式，對(duì)于一般化學(xué)反應(yīng)，速率表達(dá)可寫出通式如下:dcAdcBdcYdcZv vA dt vBdtvYdt vZdt2.由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，反應(yīng)凡(g)+Cl 2(g)=2HCl(g)倍，此時(shí)反應(yīng)速率為()。A. 2 vB. 4 v的速率方程為v=kc(H2)c1/2(Cl 2),在其他條件不變的情

2、況下，將每一反應(yīng)物濃度加C. 2.8 vD. 2.5 v解：選C。依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的速率方程 u =kc(Hz)c1/2(Cl2),代和Cl2濃度增大都增大一倍時(shí)，速率應(yīng)該增大2，2倍，即相當(dāng)于2.8 Ya。3 .測(cè)得某反應(yīng)正反應(yīng)的活化能 Ea.正二70 kJ - mol-1,逆反應(yīng)的活化能 顯逆=20 kJ - mol-1,此反應(yīng)的反應(yīng)熱為()A. 50 kJ - mol-1B. - 50 kJ - mol-1 C. 90 kJ - mol-1 D. - 45 kJ - mol-1解：選A。依據(jù)過(guò)渡態(tài)理論，反應(yīng)熱可以這樣計(jì)算：Q = E,正E,逆。4 .在298K時(shí)，反應(yīng) 2Ho=2H0+0,未

3、加催化劑前活化能Ea=71 kJ - mol-1,加入Fe3+作催化劑后，活化能降到42 kJ - mol-1,加入 催化劑后反應(yīng)速率為原來(lái)的()。A. 29 倍B. 1X103倍C. 1.2 X 105倍D.5X102倍EEa1 Ea229000解：選C。依據(jù)阿侖尼烏斯指數(shù)式k = A- e Ra,可得反eFe西E1.2 105k15 .某反應(yīng)的速率常數(shù)為2.15 L 2 mol-2 min-1,該反應(yīng)為()。A.零級(jí)反應(yīng)B. 一級(jí)反應(yīng)C.二級(jí)反應(yīng)D.三級(jí)反應(yīng)解:選d對(duì)于一個(gè)基元反應(yīng)，aA + bB = cC + dD,有反應(yīng)速率為v kca(A) cb(B)則其速率常數(shù)k的單位的通式可寫成

4、：(mol - L-1)1-a-b - s-1:反推可以得到為三級(jí)反應(yīng)。6 .已知反應(yīng) 2N0(g)+Cl2(g)=2N0Cl(g)的速率方程為 v = kc2(N0)c(Cl 2)。故該反應(yīng)()A. 一定是復(fù)雜反應(yīng)B. 一定是基元反應(yīng)C.無(wú)法判斷解：選C?；磻?yīng)符合質(zhì)量作用定律，但符合質(zhì)量作用定律的不一定都是基元反應(yīng)。反應(yīng)是基元反應(yīng)還是復(fù)雜反應(yīng)，要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。7 .已知反應(yīng) N(g)+02(g)=2N0(g)AH90,當(dāng)升高溫度時(shí)，將()。A.減小B.增大C.不變D.無(wú)法判斷解：選Bo根據(jù)呂查德里原理，對(duì)吸熱反應(yīng)，當(dāng)升高溫度時(shí)，平衡就向能降低溫度(即能吸熱)的方向移動(dòng)；即反應(yīng)正向進(jìn)行，

5、平衡常 數(shù)將增大。8 .已知反應(yīng) 2S0(g)+02(g) =2S0(g) 平衡常數(shù)為Ke,反應(yīng) S0(g)+ J Q(g) =S0(g) 平衡常數(shù)為K2e。則Ke和K2e 的關(guān)系為()A.K1=K/B.K19 =1/K2C.K2=、K7D. 2K1=K20解：選C。根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式，平衡常數(shù)與化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)是有關(guān)的。化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)的變化影響著平衡常數(shù)的指數(shù)項(xiàng)。9 .反應(yīng)2Mn04-+5G02-+16H=2Mnh+10CG+8H0 AHe0,且a+bd+e,要提高A和B的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)采取的措施是()A.高溫低壓B.高溫高壓C.低溫低壓D.低溫高壓解：選Bo根據(jù)呂查德里原理，對(duì)吸熱

6、反應(yīng)，當(dāng)升高溫度時(shí)，平衡就向能降低溫度(即能吸熱)的方向移動(dòng)；當(dāng)增大壓力時(shí)，平衡就向能減小壓力(即分子化學(xué)計(jì)量數(shù)之和小)的方向移動(dòng)；所以為提高反應(yīng)物 A和B的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)采取的措施是高溫高壓。二、填空題1.已知反應(yīng) 2NO(g)+2H(g)=N2(g)+2H2O(g)的反應(yīng)歷程為 2NO(g)+H(g)=N2(g)+H2c2(g)(慢反應(yīng)) HQ(g)+H2(g)=2H2O(g)(快反應(yīng))則該反應(yīng)稱為 復(fù)雜反應(yīng) 反應(yīng)。此兩步反應(yīng)均稱為基元反應(yīng) 反應(yīng),而反應(yīng)稱為總反應(yīng)的定速步驟 ，總反應(yīng)的速率方程近似為 v=kc(H) c2(NO),此反應(yīng)為 3 級(jí)反應(yīng)。2 .已知基元反應(yīng) CO(g)+NO2(g

7、)=CO2(g)+NO(g)，該反應(yīng)的速率方程為v=kc(CO)c(NQ);此速率方程為 質(zhì)量作用定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，此反應(yīng)對(duì) NO是級(jí)反應(yīng)，總反應(yīng)是2 級(jí)反應(yīng)。3 .催化劑加快反應(yīng)速率主要是因?yàn)榇呋瘎﹨⑴c了反應(yīng)，改變 反應(yīng)途徑,降低了活化能。4 .增加反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率加快的主要原因是活化分子總數(shù)增加,提高溫度，反應(yīng)速率加快的主要原因是活化分子百分?jǐn)?shù) 增加。5 .增加反應(yīng)物的量或降低生成物的量，Q M,所以平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；對(duì)放熱反應(yīng)，提高溫度，QKe,所以平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。6 .對(duì)于氣相反應(yīng)，當(dāng) An 0時(shí)，增加壓力時(shí)，平衡不移動(dòng)；當(dāng) An J0時(shí)，增加壓力時(shí)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

8、；當(dāng) An j 0時(shí)，增加壓力時(shí)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。7 .在氣相平衡PCl5(g)PCI 3(g)+Cl 2(g)系統(tǒng)中，如果保持溫度、體積不變，充入惰性氣體，平衡將不 移動(dòng)；如果保持溫度，壓力不變，充入惰性氣體，平衡將向右 移動(dòng)。8 .化學(xué)平衡狀態(tài)的主要特征是丫正)逆;溫度一定時(shí)，改變濃度、壓力可使平衡發(fā)生移動(dòng)，但K9值不變，如溫度改變使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，此時(shí)K9值改變。9 .某化學(xué)反應(yīng)在 298 K時(shí)的速率常數(shù)為1.1X10 -4 s-1,在323 K時(shí)的速率常數(shù)為 5.5 X 10 -2s1。則該反應(yīng)的活化能是 , 303 K時(shí)的速率常數(shù)為 。三、簡(jiǎn)答題：E1 .根據(jù)阿侖尼烏斯指數(shù)式

9、k = A- e舟，對(duì)一切化學(xué)反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)速率均加快嗎？反應(yīng)速率常數(shù)的大小與濃度、溫度、催化劑等因素有什么關(guān)系？E解：根據(jù)阿侖尼烏斯指數(shù)式k = A- e舟:溫度與速率常數(shù)成正比，而速率常數(shù)又與反應(yīng)速率成正比，所以對(duì)一切化學(xué)反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)速率均加快。反應(yīng)速率常數(shù)大小由反應(yīng)物性質(zhì)決定，與反應(yīng)物的濃度無(wú)關(guān)，與溫度成正比。加入催化劑，降低了反應(yīng)的活 化能，增大了反應(yīng)速率常數(shù)，從而使化學(xué)反應(yīng)速率加快。2 .反應(yīng)速率方程和反應(yīng)級(jí)數(shù)能否根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式直接得出？次氯酸根和碘離子在堿性介質(zhì)中發(fā)生下述反應(yīng)：CIO+ I-0H IO-+ Cl -其反應(yīng)歷程為(1) CIO- + H 20 = H

10、CIO + OH(快反應(yīng))(2) I- + HCIO = HIO + CI -(慢反應(yīng))(3) HIO + OH- = H2O + IO-(快反應(yīng))試證明v = kc(I -)c(CIO-)c-1(OH)解：反應(yīng)速率方程式和反應(yīng)級(jí)數(shù)不能根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式直接得出，因?yàn)橘|(zhì)量作用定律只適用于基元反應(yīng)，且用于定速步驟。對(duì)于復(fù) 雜反應(yīng)的速率方程，只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得。所以c(HCIO)黃P因?yàn)榉磻?yīng)(2)為定速步驟，所以v k2C(I-)c(HCIO)由反應(yīng)(1)可得平衡常數(shù)K=C(HCIO) C(OH -) _ _ ,c(CIO )代入速率方程得:.k2C(I )K c(CIO-)c(OH-)整理得:.K

11、 k2C(I )c(CIO-)c(OH-)令 kzK=k所以 v kc(I-)c(CIO-)c 1 (OH-) 3.寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù) Ke的表示式。(1)CH(g) + 2O 2(g)二 CO(g) + 2H 2O(l)(2)MgC3(S)-MgO(s) + CO2(g)(3)NO(g) + ；Q(g)= NO(g)(4)2MnO(aq) + 5H 2Q(aq) + 6H +(aq)_2+_= 2Mn (aq) + 5O 2(g) + 8H 2O(l)解:(1)K0p(CO2)0p2p(CH4) p(O2)(2) Kep(CO2)ep(3)K0四、計(jì)算題:p(NO2)p(NO)0- pT

12、7Tp(O2)0-p(4) k ec(MnO 4)1 . A(g) - B(g)c(Mn 2+)c25p(O2)CE2O2)+6c(H )為二級(jí)反應(yīng)。當(dāng)A的濃度為0.050mol L-1時(shí),其反應(yīng)速率為1.2 mol - L-1 - min-1。(1)寫出該反應(yīng)的速率方程。(2)計(jì)算速率常數(shù)(3)在溫度不變時(shí)欲使反應(yīng)速率加倍， A的濃度應(yīng)為多大?解：(1)依題意有：v kc2(A)(2)依據(jù)v kc2(A),代入數(shù)據(jù)計(jì)算：1.2 k(0.05)2 得到k 480 L mol-1 min-1 =8L mol-1 s-1(3)依據(jù) v kc2(A)代入數(shù)據(jù)計(jì)算：2.4 480 c2(A) 得到 c

13、(A)=0.0707mol.L -12.在1073K時(shí)，測(cè)得反應(yīng)2NO(g)+2H(g)=N2(g)+2H2O(g)的反應(yīng)物的初始濃度和 降的生成速率如下表實(shí)驗(yàn)初始濃度/ (mol - L-1)生成n2的初始速率序號(hào)c(NO)c(H2)mol L 1 s 112.00 X10-36.00 x 10-3-31.92 X 102-31.00X10-36.00 x 10-30.48 X 103-32.00X10-33.00 x 10-30.96 x 10(1)寫出該反應(yīng)的速率方程并指出反應(yīng)級(jí)數(shù)；(2)計(jì)算該反應(yīng)在1073K時(shí)的速率常數(shù)；(3)當(dāng) c(NO)=4.00X10-3 mol”-1, c(H

14、2)=4.00 x 10-3 molL-1 時(shí)，計(jì)算該反應(yīng)在 1073K時(shí)的反應(yīng)速率。解：(1)設(shè)速率方程為：v=kcx(NO)cy(H2)代入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得： 1.92X10-3=k(2.00 X 10-3)x(6.00 X 10-3)y 0.48x10-3=k(1.00 x 10-3)x(6.00 x 10-3)y 0.96X10-3=k(2.00 X 10-3)x(3.00 x 10-3) y+ 得 4 = 2 x x=2 ；+ 得 2 = 2 y , y = 1所以 v=kc2(NO)c(H2)(2) k=8X 104 L2 mol-2 - s-1(3) v=5.12X10-3 mol -

15、 L-13.已知反應(yīng)N2Q(g)= N 2Q(g)+ | Q(g)在298K時(shí)的速率常數(shù)為3.46 乂 105s1,在338K時(shí)的速率常數(shù)為4.87 乂 107S-1,求該反應(yīng)的活化能和反應(yīng)在318K時(shí)的速率常數(shù)解：LEa T2T1k1RT2TlT1 298K51k13.46 1 05s1工 338Kk2 4.87 107s1貝U: E=103.56 kJ.mol-1T3 318Kk3 ?Ea T3 T1 玉丁3T1298 K51k13.46 10 s, k3代入公式 ln 3 k1得 k3 = 4.79 X 106 s-14.在301K時(shí)，鮮牛奶大約4h變酸，但在278K的冰箱中可保持48h

16、,假定反應(yīng)速率與牛奶變酸的時(shí)間成反比，求牛奶變酸的活化能。ln12Ea8.314J K-1 mol1k2t2t1k1 t148了301K 278K、1()1 301K 2781 k2Ea12 ln 一 k1RT2T1T2T1則：Ea=75.16 kJ.mol -15.已知反應(yīng)催化下,H2O2的分解速率為原來(lái)的多少倍?解：ln k2 1nAln k1Ea1RTln Aln生 k1Ea Ea2RT71000 8400 =25.278.314 2989.4 X1010即 V2/vi=9.4X10106.在791K時(shí)，反應(yīng)CH3CHO=C+HCO的活化能為190 kJ -mol-1,加入12作催化劑約

17、使反應(yīng)速率增大4X103倍，計(jì)算反應(yīng)在有I2存2HQ=2HO+O的活化能Ea=71kJ - mol-1,在過(guò)氧化氫酶的催化下，活化能降為 8.4 kJ - mol-1。試計(jì)算298K時(shí)在酶的在時(shí)的活化能。解：ln k2Ea2RTln Aln k1Ea1RTln Alnk2 k1Ea1Ea2RT因?yàn)閗2 k1所以lg(4 103)190000J mol 12.303 8.314J K-1 molEa21 791K則Ea=135.4 kJ . mol-17.已知下列反應(yīng)在1362K時(shí)的平衡常數(shù):(DH(g) +4S2(g)H2s(g)Ke=0.80(2)3H(g) + SO 2(g)二 H2s(g

18、) + 2H 2O(g)K/=1.8X104計(jì)算反應(yīng)(3) 4Mg) + 2SO 2(g)匚 S2(g) + 4H2O(g)在1362K時(shí)的平衡常數(shù)K9。解：目標(biāo)方程式(3)可以這樣重合得到：(3)=no/2“e (K；)21.810 48. K =-七 =5.06 X 108(Ki)20.8X2-(1) X28.在800K下，某體積為1L的密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng)2SO(g) + Q(g)-2SO3(g) SO 2(g)的起始量為 0.4 mol 。1, O2(g)解:的起始量為1.0 mol , L-1當(dāng)80%勺SO轉(zhuǎn)化為SO時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡，求平衡時(shí)三種氣體的濃度及平衡常數(shù)。2SO2(g) +

19、 O2(g)2SO 3(g)起始濃度/(mol ? L-1)0.4平衡濃度/ (mol ? L-1)0.4(1-80%)1-040%0 .4 X 80%=0.08=0.84=0.32所以 c(SO2) 0.08 mol L 1 , c(O2)0.84 mol L1 ,c(SO3) 0.32 mol L 1K=2c2(SO3)0.322c2(SO2)c2(O2) 0.082 0.84L mol 119.05 Lmol-1(kPa) -1= 0.00286 (kPa) -1x 100 kPa = 0.286因?yàn)閴毫ζ胶獬?shù)：&= Kc(RT)-1=19.05/ (8.314 X 800)-一一.

20、八 .一 一.AA-1 A所以標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) K水(p )=K=(RT) (p )= 0.00286 (kPa)9.在523K下PC15按下式分解 PC%(g). x PCl 3(g)+C1 2(g)將0.7mol的PC%置于2L密閉容器中，當(dāng)有 0.5mol PCl 5分解時(shí)，體系達(dá)到平衡，計(jì)算523K時(shí)反應(yīng)的Ke及PC15分解率。解：PCl5(g) = = = = = PCl 3(g) + Cl 2(g)起始濃度/(mol ? L-1)27 =0.3500平衡濃度/ (mol ? L-1)巴J=0.10.250.25因?yàn)?pV=nRT 所以 p=DRT=cRTVKep(PCl3/p9) P(

21、Cl 2 / p 9)c(PC13)c(C12) RTp(PCl5/p9)c(PCl5)0.25 0.25 8.314 523 2 7.180.1 1000.35 .01100%= 71.43%0.3510.反應(yīng) C(s) + CO 2(g)2CO(g) 在 1773K時(shí) K9=2.1X 103, 1273K時(shí) K9 = 1.6X102,計(jì)算:(1)反應(yīng)的ArHn6,并說(shuō)明是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng);(2)計(jì)算1773K時(shí)反應(yīng)的ArGe(3)計(jì)算反應(yīng)的ArS9。解:(1)IZ 0由 ln K4K1l-l 0 r mRT2丁2丁1118.314J mol K 1773K 1273K(1773 127

22、3) K3,2.1 10-1ln2 = 96.62 kJ - mol1.6 102(3)rHm = -2.303RT lgK = - 2.303 X 8.314 J11mol 1 K 1 X 1773Kx lg2100 = .-1-112.78 kJ - molG 0 H 0 TserGmrH m Tr Sm八 T 0 G 0q 9 r 1 m 9 mr SmT-1(96620 112760)J mol-1-1118.1J mol K實(shí)驗(yàn)序號(hào)c(H2) / (mol - L-1)c(I 2) /(mol - L-1)c(HI) / (mol - L-1)10.0600.4002.0020.0960.3000.500030.0860.26