无机和分析化学课后习题第三章答案解析.docx
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无机和分析化学课后习题第三章答案解析
、选择题
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:
dcAdcBdcYdcZ
v=
vAdtvBdtvYdtvZdt
倍,此时反应速率为()
解:
选C。
依据化学反应的速率方程
u=kc(H2)c1/2(Cl2),H和Cl2浓度增大都增大一倍时,速率应该增大2・.、2倍,即相当于2.8Ya。
3•测得某反应正反应的活化能Ea.正=70kJ•mol,逆反应的活化能E逆=20kJ•mol,此反应的反应热为()
解:
选A。
依据过渡态理论,反应热可以这样计算:
Q=艮正一艮逆。
化剂后反应速率为原来的(
5.
某反应的速率常数为2.15L2•mOl•min,该反应为()
解:
选Do对于一个基元反应,aA+bB=cC+dD,有反应速率为v=kca(A)cb(B)则其速率常数k的单位的通式可写成:
(mol-匚)1-a-b-S,
反推可以得到为三级反应。
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。
将增大。
ee
A.K1=K?
的关系为()
ee
D.2K1=&
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+5CO+16H===2Mn+10CO+8HO△<0,欲使KMnO褪色加快,可采取的措施最好不是()。
A.升高温度B.降低温度C.加酸D.增加OO2-浓度
解:
选B。
欲使KMnO退色加快,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)丄bB(g)^=dD(g)+eE(g)爲Hm>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)+2H(g)===N2(g)+2H2O(g)的反应历程为
12NO(g)+H(g)===N2(g)+H2C2(g)(慢反应)
2HQ(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
程近似为v=kc(H)c2(NO),此反应为—3_级反应。
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(NQ);此速率方程为质量作用定律的
数学表达式,此反应对NO是_J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。
5.增加反应物的量或降低生成物的量,Q_^Ke,所以平衡向正反应方向移动;对放热反应,提高温度,Q>Ke,所以平衡向逆
反应方向移动。
6.对于气相反应,当△n「0时,增加压力时,平衡不移动;当△n~0时,增加压力时,平衡向正反应方向移动;当△n>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)+CI2(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K值一不变,如温度改变使化学
平衡发生移动,此时K值改变。
9.某化学反应在298K时的速率常数为1.1X10-4s-1,在323K时的速率常数为5.5X10-2s-1。
则该反应的活化能是,
303K时的速率常数为。
三、简答题:
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?
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:
CIO-+I-O^>IO-
+CI-其反应历程为
(1)CIO-+H20===HCIO+0H(快反应)
(2)I-+HCIO===HI0+CI-(慢反应)
(3)HIO+OH-===H2O+IO-(快反应)
1
试证明V=kc(|)C(CIO)C(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v二k2C(「)c(HCIO)
由反应("可得平衡常数K=C(HCI:
CqC(OH一)所以c(HCQ)二需
代入速率方程得:
vs简整理得:
…k2C(|-)辭
令k2K=k所以v=kc(「)c(CIO-)c」(OH-)
3•写出下列反应的平衡常数K9的表示式。
解:
四、计算题:
2
解:
(1)依题意有:
v=kc(A)
-1s
-1-1-1
k=480Lmolmin=8Lmol
(3)依据v=kc2(A)代入数据计算:
2.4=480c2(A)得到c(A)=0.0707moLL-1
2•在1073K时,测得反应2NO(g)+2H(g)===N2(g)+2H2O(g)的反应物的初始浓度和2的生成速率如下表
实验
序号
初始浓度/(mol•L1)
生成n2的初始速率
c(NO)
c(H2)
mol,L—s-1
1
2.00x1(5
6.00x10
1.92x10
2
1.00x10
6.00x10
0.48x10
3
2.00x10
3.00x10
0.96x10
(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;
(3)当c(NO)=4.00X10mol•L,c(H2)=4.00x10mol•L时,计算该反应在1073K时的反应速率。
解:
(1)设速率方程为:
v=kc(NO)cy(H2)
代入实验数据得:
①1.92X10=k(2.00X10)x(6.00X10)y
20.48x10=k(1.00x10)x(6.00x10)y
30.96x10=k(2.00x10)x(3.00x10)y
①迤得4=2xx=2;①超得2=2y,y=1所以v=kc2(NO)c(H2)
(2)k=8x10L2•moi・S
(3)v=5.12x10mol•L
3.已知反应NO(g)===N2O(g)+4C2(g)在298K时的速率常数为3.46x1甘,在338K时的速率常数为4.87x他-1,求该反应的活
化能和反应在318K时的速率常数。
解:
则:
曰=103.56kJ.mol
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:
vh1所以《=2k=上=坐=121门邑=-Ea1—2―}
ttki1t24«RIT2T1丿
/ti
Ea/301K--278K-i
In12-77()贝Ea=75.16kJ.mol
8.314JK-1mol^301K汇278社
5.已知反应2HO===2HO+O的活化能E-=71kJ•mol,在过氧化氢酶的催化下,活化能降为8.4kJ•mol。
试计算298K时在酶的催
时的活化能。
190000JmolJ-Ea2
2.3038.314JK-1mol-791K
则Ea2=135.4kJmol7.已知下列反应在1362K时的平衡常数:
(1)H(g)+爪(g)H2S(g)=0.80
(2)3H(g)+SO2(g)H2S(g)+2H2O(g)席=1.8X10
计算反应(3)4H2(g)+2SO2(g)S2(g)+4H2°(g)在1362K时的平衡常数K
解:
目标方程式(3)可以这样重合得到:
(3)=
(2)X2
(1)X2
1
2SO3(g)SO2(g)的起始量为0.4mol•L,O2(g)
2SO
2(g)+o
2(g)
2SO3(g)
1
起始浓度/(mol?
L-)
0.4
1
平衡浓度/(mol?
L-)
0.4(1-80%)
1-
0.480%
2
0.4X80%
=0.08=0.84
=0.32
所以c(SO2)=0.08molLJ,c(O2)
-0.84molL,,c(SO3)=0.32molLJ
2
Kc=-C(SO3)
0.322
2--…
-1
222a二19.05Lmol
c2(SO2)c2(O2)0.0820.84Lmol
因为压力平衡常数:
&=Kc(RT)-1=[19.05/(8.314X800)](kPa)
-1=0.00286(kPa)-1
所以标准平衡常数Ke=K)(p9)=&(RT)-1(pe)=0.00286(kPa)
-1
X100kPa=0.286
9.在523K下PCk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K9及PCl5分解率。
解:
PCl
5(g)=====PCl3(g)+Cl2(g)
起始浓度/(mol?
L-1)工=0.3500
平衡浓度/(mol?
L-)■07#5=0.10.250.25
因为pV=nRT所以p=tRT=cRT
V
—[p(PCl3/pe)][p(Cl2/pe)]c(PCl3)c(Cl2)]RT0.250.258.314523
Kee27.18
[p(PCl5/pe)]c(PCl5)0.1x100
0.35一.01
100%=71.43%
0.35
10.反应C(s)+CO2(g)2CO(g)在1773K时Ke=2.1X10,1273K时Ke=1.6X10,计算:
(1)反应的△rH*,并说明是吸热反应还是放热反应;
(2)计算1773K时反应的△rGe
(3)计算反应的△rS°o
(4)
解:
(2)ArHm=-2.303RTlgKe=-2.303X8.314JmolKX177KXlg2100=-112.78kJ•nh(-)
・・4Ag(s)+O2(g),已知298K时AgO的△fHe=-30.59kJ•mo!
AfGe=-10.82kJ•mo)。
求:
(1)298K时AgO(s)-Ag体系的p(O2);
(2)Ag2O的热分解温度(在分解温度时p(O2)=100kPa)。
解:
由题意可得AgO分解的化学反应吉布斯自由能变、焓变分别为
也rG*=2(-也fG*)=21.64kJ•mol;'屮;=2(-AfH*)=61.18kJ•m(i)l
(1)也4=-RTlnKeKe=p(O2)/pe21.64=-RTlnp(O2)/pe
Ke=p(O2)/pe=0.00061p(O2)=0.0161kPa
gg/■、
(2)因为当恰好分解,处于平衡状态时,p(O2)=100kPa所以Kg=1,1门竺=竺?
丄_丄「=298K则
KiR\JiT2丿
11
8.314Jmol-K-,1
—ln—
61.18kJmol-0.0001611
8.在800K下,某体积为1L的密闭容器中进行如下反应2SO(g)+O(g)
的起始量为1.0mol•L,当80%勺SO转化为SO时反应达平衡,求平衡时三种气体的浓度及平衡常数
解:
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