无机及分析化学课后习题第三章答案.docx

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无机及分析化学课后习题第三章答案

一、选择题

1．对反应2SO2（g）+O2（g）

NO（g）2SO3（g）下列几种速率表达式之间关系正确的是（）。

A.

dc（SO2）dc（O2）B.

dtdt

dc（SO2）dc（SO3）

dt2dt

C.

dc（SO3）c（O2D.

d）

2dtdt

dc（SO）dc（O）

32

2dtdt

解：

选D。

依据化学反应的瞬时速率的表达通式，对于一般化学反应，速率表达可写出通式如下：

AABBYYZZ

v

dc

A

v

A

dt

dc

B

v

B

dt

dc

Y

v

Y

dt

dc

Z

v

Z

dt

2．由实验测定，反应H2（g）+Cl2（g）===2HCl（g）的速率方程为v＝kc（H2）c1/2（Cl2），在其他条件不变的情况下，将每一反应物浓度加倍，

此时反应速率为（）。

A.2vB.4vC.2.8vD.2.5v

1/2（Cl2），H2和Cl2浓度增大都增大一倍时，速率应该增大22倍，即相当于2.8Υa。

解：

选C。

依据化学反应的速率方程υ＝kc（H2）c

-1，逆反应的活化能Ea.-1，此反应的反应热为（）3．测得某反应正反应的活化能Ea.正=70kJm·ol逆=20kJm·ol

-1B.-50kJm·ol-1C.90kJm·ol-1D.-45kJm·ol-1

A.50kJm·ol

解：

选A。

依据过渡态理论，反应热可以这样计算：

Q=Ea,正－Ea,

逆。

-1，加入Fe3+作催化剂后，活化能降到42kJ·mol-1，加入4．在298K时，反应2H2O2===2H2O+O2，未加催化剂前活化能Ea=71kJm·ol

催化剂后反应速率为原来的（）。

3倍C.1.2×105倍D.5×102倍

A.29倍B.1×10

Ea

解：

选C。

依据阿仑尼乌斯指数式k=A·eRT

，可得

Eaa

E

29000

k1

2

2ee1.210

RT8.314298

k

1

5

5．某反应的速率常数为2.15L2·mol-2·min-1，该反应为（）。

A.零级反应B.一级反应C.二级反应D.三级反应

-1）1-a-b·s-1，ab

解：

选D。

对于一个基元反应，aA+bB=cC+dD，有反应速率为vkc（A）c（B）则其速率常数k的单位的通式可写成：

（mol·L

反推可以得到为三级反应。

6．已知反应2NO（g）+Cl2（g）===2NOCl（g）的速率方程为v＝kc

2（NO）c（Cl2）。

故该反应（）

A.一定是复杂反应B.一定是基元反应C.无法判断

解：

选C。

基元反应符合质量作用定律，但符合质量作用定律的不一定都是基元反应。

反应是基元反应还是复杂反应，要通过实验来确定。

7．已知反应N2（g）+O2（g）===2NO（g）ΔrHmθ>0，当升高温度时，Kθ将（）。

A.减小B.增大C.不变D.无法判断

解：

选B。

根据吕·查德里原理，对吸热反应，当升高温度时，平衡就向能降低温度（即能吸热）的方向移动；即反应正向进行，平衡常数

将增大。

θ，反应SO2（g）+

8．已知反应2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）平衡常数为K1

θ。

则K1θ和K2θ

1O2（g）SO3（g）平衡常数为K2

2

的关系为（）

θ＝K2θB.K1θ＝

A.K1

θ＝

KC.K2

2

KD.2K1θ＝K2θ

1

解：

选C。

根据平衡常数的表达式，平衡常数与化学反应的化学计量数是有关的。

化学反应的化学计量数的变化影响着平衡常数的指数项。

9．反应2MnO4

-+5C2O42-+16H+===2Mn2++10CO2+8H2OΔrHmθ<0，欲使KMnO4褪色加快，可采取的措施最好不是（）。

2-浓度A.升高温度B.降低温度C.加酸D.增加C2O4

解：

选B。

欲使KMnO4褪色加快，即增大反应的速率，只能通过升高温度，增大反应物的浓度，加入催化剂等来考虑。

所以这里降低

温度不利于加快反应速率。

10．设有可逆反应aA（g）+bB（g）dD（g）+eE（g）rHm>0，且a+b>d+e，要提高A和B的转化率，应采取的措施是（）。

A.高温低压B.高温高压C.低温低压D.低温高压

解：

选B。

根据吕·查德里原理，对吸热反应，当升高温度时，平衡就向能降低温度（即能吸热）的方向移动；当增大压力时，平衡就向能

减小压力（即分子化学计量数之和小）的方向移动；所以为提高反应物A和B的转化率，应采取的措施是高温高压。

二、填空题

1．已知反应2NO（g）+2H2（g）===N2（g）+2H2O（g）的反应历程为

①2NO（g）+H2（g）===N2（g）+H2O2（g）（慢反应）

②H2O2（g）+H2（g）===2H2O（g）（快反应）

则该反应称为复杂反应反应。

此两步反应均称为基元反应反应，而反应①称为总反应的定速步骤，总反应的速率方

2（NO），此反应为3级反应。

程近似为v=kc（H2）c

2．已知基元反应CO（g）+NO2（g）===CO2（g）+NO（g），该反应的速率方程为v=kc（CO）c（NO2）；此速率方程为质量作用定律的

数学表达式，此反应对NO2是1级反应，总反应是2级反应。

3．催化剂加快反应速率主要是因为催化剂参与了反应，改变反应途径，降低了活化能。

4．增加反应物浓度，反应速率加快的主要原因是活化分子总数增加，提高温度，反应速率加快的主要原因是活化分子百

分数增加。

θ，所以平衡向正反应方向移动；对放热反应，提高温度，Q>Kθ，所以平衡向逆

5．增加反应物的量或降低生成物的量，Q

反应方向移动。

6．对于气相反应，当Δn=0时，增加压力时，平衡不移动；当Δn<0时，增加压力时，平衡向正反应方向移动；当Δn>

0时，增加压力时，平衡向逆反应方向移动。

7．在气相平衡PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）系统中，如果保持温度、体积不变，充入惰性气体，平衡将不移动；如果

保持温度，压力不变，充入惰性气体，平衡将向右移动。

8．化学平衡状态的主要特征是v正=v逆；温度一定时，改变浓度、压力可使平衡发生移动，但Kθ值不变，如温度改变使化学

平衡发生移动，此时Kθ值改变。

9．某化学反应在298K时的速率常数为1.1×10

-4s-1，在323K时的速率常数为5.5×10-2s-1。

则该反应的活化能是，303

K时的速率常数为。

三、简答题：

E

a

1．根据阿仑尼乌斯指数式k=A·eRT

，对一切化学反应，升高温度，反应速率均加快吗？

反应速率常数的大小与浓度、温度、催化

剂等因素有什么关系？

E

a，

解：

根据阿仑尼乌斯指数式k=A·eRT

，温度与速率常数成正比，而速率常数又与反应速率成正比，所以对一切化学反应，升高温度，

反应速率均加快。

反应速率常数大小由反应物性质决定，与反应物的浓度无关，与温度成正比。

加入催化剂，降低了反应的活化能，

增大了反应速率常数，从而使化学反应速率加快。

2．反应速率方程和反应级数能否根据化学反应方程式直接得出？

次氯酸根和碘离子在碱性介质中发生下述反应：

ClO-+I-

-+I-

OHIO-

-

+Cl

其反应历程为

（1）ClO-+H2O===HClO+OH-（快反应）

（2）I

-+HClO===HIO+Cl-（慢反应）

（3）HIO+OH-===H2O+IO-（快反应）

试证明v＝kc（I-）c（ClO-）c-1（OH-）

解：

反应速率方程式和反应级数不能根据化学反应方程式直接得出，因为质量作用定律只适用于基元反应，且用于定速步骤。

对于复

杂反应的速率方程，只能通过实验获得。

因为反应

（2）为定速步骤，所以

-

vk2c（I）c（HClO）

由反应

（1）可得平衡常数K=

-

c（HClO）c（OH）

c

-

（ClO）

所以

c（HClO）

-

Kc（ClO）

-

c（OH）

代入速率方程得：

-

Kc（ClO）

-

vkc（I）

2-

c（OH）

整理得：

-

c（ClO）

-

vKkc（I）

2-

c（OH）

令k2K=k所以

--1-

vkc（I）c（ClO）c（OH）

3．写出下列反应的平衡常数Kθ的表示式。

（1）CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（l）

（2）MgCO3（s）MgO（s）+CO2（g）

（3）NO（g）+

1O2（g）NO2（g）

2

（4）2MnO4-（aq）+5H2O2（aq）+6H+（aq）2Mn2+（aq）+5O2（g）+8H2O（l）

解：

p（CO）

2

（1）

K

θ

θ

p

p（CH）p（O）

42

θθ

pp

2

（2）K

p（CO）

θ2

θ

p

（3）

θ

K

p（NO）

2

θ

p

p（NO）

p（O）

2

θθ

pp

1/2

（4）

K

θ

25

2+

c（Mn）

p（O）

2

θθ

cp

26

5

-+

c（MnO）c（HO）c（H）

422

θθθ

ccc

四、计算题：

-1时，其反应速率为1.2molL·-1·min-1。

（1）写出该反应的速率方程。

（2）计算

1．A（g）→B（g）为二级反应。

当A的浓度为0.050molL·

速率常数。

（3）在温度不变时欲使反应速率加倍，A的浓度应为多大？

2解：

（1）依题意有：

（A）

vkc

2

（2）依据（A）

vkc，代入数据计算：

2

1.2k（0.05）得到

-1-1

k480Lmolmin=

8Lmol

-1s-1

2

2A

（3）依据（A）c得到c（A）=0.0707mol.L

vkc代入数据计算：

2.4480（）

-1

2．在1073K时，测得反应2NO（g）+2H2（g）===N2（g）+2H2O（g）的反应物的初始浓度和N2的生成速率如下表

实验

初始浓度/（mol·L-1）

生成

N的初始速率

2

11

molLs

序号c（NO）c（H2）

-36.00×10-31.92×10-3

12.00×10

21.00×10-36.00×10-30.48×10-3

32.00×10-33.00×10-30.96×10-3

（1）写出该反应的速率方程并指出反应级数；

（2）计算该反应在1073K时的速率常数；

-3mol·L-1，c（H2）=4.00×10-3mol·L-1时，计算该反应在1073K时的反应速率。

（3）当c（NO）=4.00×10

解：

（1）设速率方程为：

v=kcx（NO）cy（H2）

代入实验数据得：

①1.92×10

-3=k（2.00×10-3）x（6.00×10-3）y

②0.48×10

-3=k（1.00×10-3）x（6.00×10-3）y

③0.96×10

-3=k（2.00×10-3）x（3.00×10-3）y

①÷②得4=2xx=2；①÷③得2=2y，y=1所以v=kc2（NO）c（H2）

（2）k=8×104L2·mol-2·s-1

（3）v=5.12×10-3mol·L-1

3．已知反应N2O5（g）===N2O4（g）+

1O2（g）在298K时的速率常数为3.46×10

5s-1，在338K时的速率常数为4.87×107s-1，求该反应的

2

活化能和反应在318K时的速率常数。

解：

ln

k

2

k

1

E

a

R

T

T

2

1

TT

21

k

1

T

298K

5

10s

1

3.46

1

k

2

T

338K

7

10

1

4.87

1

s

-1

则：

Ea=103.56kJ.mol

k

1

T

1

3

298K

.4610

51

s

T

3

k

3

318K

?

代入公式

ln

k

k

3

1

E

a

R

T

3

T

T

1

T

31

6s-1得k3=4.79×10

4．在301K时，鲜牛奶大约4h变酸，但在278K的冰箱中可保持48h，假定反应速率与牛奶变酸的时间成反比，求牛奶变酸的活化能。

解：

v

1

t

所以

k

1

t

1

ktt48

，22112

1

kt4

12

t

1

ln

k

2

k

1

E

a

R

T

T

2

1

TT

21

ln12

1.3J

E

a

-1

K

mol

1

（

301K

301K

278K

278

）

-1

则：

Ea=75.16kJ.mol

5．已知反应2H2O2===2H2O+O2的活化能Ea=71kJ·mol-1，在过氧化氢酶的催化下，活化能降为8.4kJm·ol-1。

试计算298K时在酶的

催化下，H2O2的分解速率为原来的多少倍？

EE

aa

解：

2A①;A

21

lnklnlnk1ln②

RTRT

EE

k

2

aa

2

ln=

kRT

1

71000

3.47

8400

298

=25.27所以

k

k

2

1

5.×1010即v2/v1=9.4×1010

6．在791K时，反应CH3CHO===CH4+CO的活化能为190kJm·ol

-1，加入I2作催化剂约使反应速率增大4×103倍，计算反应在有I2

存在时的活化能。

EE

aa

解：

2A①;A

21

lnklnlnk1ln②

RTRT

EE

k

a

1a

2

2

ln因为

kRT

1

k

2410

3

k

1

，

所以

lg（4

1

3190000JmolE2

a

10）

-11

2.3038.314JKmol

791K

则

E=135.4kJ.mol-1

a

2

7．已知下列反应在1362K时的平衡常数：

（1）H2（g）+

1S2（g）H2S（g）K1θ=0.80

2

（2）3H2（g）+SO2（g）H2S（g）+2H2O（g）K2θ=1.8×104

计算反应（3）4H2（g）+2SO2（g）S2（g）+4H2O（g）在1362K时的平衡常数K

θ。

解：

目标方程式（3）可以这样重合得到：

（3）=

（2）2×-

（1）×2

∴Kθ=

θ24

（K）1.810

2

θ2

（K）0.8

1

2

8

=5.06×10

-1，O2（g）8．在800K下，某体积为1L的密闭容器中进行如下反应2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）SO2（g）的起始量为0.4molL·

的起始量为1.0mol·L-1，当80%的SO2转化为SO3时反应达平衡，求平衡时三种气体的浓度及平衡常数。

解：

2SO2（g）+O2（g）======2SO3（g）

起始浓度/（mol?

L

-1）0.410

平衡浓度/（mol?

L-1）0.4（1-80%）1-

-1）0.4（1-80%）1-

0.40.4×80%

80%

2

=0.08=0.84=0.32

所以

1

c（SO）0.08molL，

2

1

c（O）0.84molL，

2

c（SO）0.32molL

3

1

Kc=

c

2

2

c

（SO

3

2

）c

（SO

2

）

（O

2

）

2

0.8

2

0.32

0.84L

mol

1

19.5L.mol-1

-1=[19.05/（8.314×800）]（kPa）-1=0.00286（kPa）-1

因为压力平衡常数：

Kp=Kc（RT）

-1（p

-1

所以标准平衡常数Kθ=Kp（pθ）=Kc（RT）θ）=0.00286（kPa）

×100kPa=0.286

9．在523K下PCl5按下式分解PCl5（g）PCl3（g）+C12（g）将0.7mol的PCl5置于2L密闭容器中，当有0.5molPCl5分解时，

体系达到平衡，计算523K时反应的Kθ及PCl5分解率。

解：

PCl5（g）=====PCl3（g）+Cl2（g）

起始浓度/（mol?

L-1）

-1）

1.4=0.3500

2

平衡浓度/（mol?

L-1）

-1）

3.48=0.10.250.25

6.

2

n

因为pV=nRT所以p=RT

V

=cRT

K

θ

[

θ

p）][

p（PCl

/

3

[

p（PCl

5

p（Cl

θ

2

/p）]

/

θ

p）]

c（PCl）c（Cl

3

c（PCl）

5

2

）]

RT

θ

p

0.5

0.9

0.33

0.85

100

523

19.6

0.35

.01

1.35

100%=71.43%

θ＝2.1×103，1273K时Kθ＝1.6×102，计算:

10．反应C（s）+CO2（g）2CO（g）在1773K时K

（1）反应的ΔrHm

θ，并说明是吸热反应还是放热反应；

θ

（2）计算1773K时反应的ΔrGm

（3）计算反应的ΔrSm

θ。

解：

（1）由ln

θθ

KHTT

2rm21

（）

θ

KRTT

121

113

8.314JmolK1773K1273K2.110

θ

ln

rHm=2

（17731273）K1.610

-1

=96.62kJm·ol

（2）

θ

θ=-2.3038×.314

rHm=-2.303RTlgK

1K-1

1

Jmol×1773K×lg2100=-112.78kJmol·

（3）

θθθ

rGmrHmTrSm

θθ

-1

TG（96620112760）Jmol

θrm

rm-1

rS118.1JmolK

m

T1773K

-1