無機(jī)及分析化學(xué)課后習(xí)題第三章答案.doc

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一、選擇題 1對反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 下列幾種速率表達(dá)式之間關(guān)系正確的是( )。A. B. C. D. 解：選D。依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的瞬時(shí)速率的表達(dá)通式，對于一般化學(xué)反應(yīng)，速率表達(dá)可寫出通式如下： 2由實(shí)驗(yàn)測定，反應(yīng)H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) 的速率方程為vkc(H2)c1/2(Cl2) ，在其他條件不變的情況下，將每一反應(yīng)物濃度加倍，此時(shí)反應(yīng)速率為( )。A. 2vB. 4vC. 2.8vD. 2.5v解：選C。依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的速率方程kc(H2)c1/2(Cl2)，H2和Cl2濃度增大都增大一倍時(shí)，速率應(yīng)該增大倍，即相當(dāng)于2.8a。3測得某反應(yīng)正反應(yīng)的活化能Ea.正=70 kJmol-1，逆反應(yīng)的活化能Ea.逆=20 kJmol-1，此反應(yīng)的反應(yīng)熱為( )A. 50 kJmol-1B. -50 kJmol-1C. 90 kJmol-1D. -45 kJmol-1解：選A。依據(jù)過渡態(tài)理論，反應(yīng)熱可以這樣計(jì)算：Q = Ea,正 Ea,逆 。 4在298K時(shí)，反應(yīng)2H2O2=2H2O+O2，未加催化劑前活化能Ea=71 kJmol-1，加入Fe3+作催化劑后，活化能降到42 kJmol-1，加入催化劑后反應(yīng)速率為原來的（ ）。A. 29倍B. 1103倍C. 1.2105倍D.5102倍解：選C。依據(jù)阿侖尼烏斯指數(shù)式k = Ae，可得5某反應(yīng)的速率常數(shù)為2.15 L2mol-2min-1，該反應(yīng)為( )。A. 零級反應(yīng)B. 一級反應(yīng)C. 二級反應(yīng)D. 三級反應(yīng)解：選D。對于一個(gè)基元反應(yīng)，aA + bB = cC + dD，有反應(yīng)速率為則其速率常數(shù)k的單位的通式可寫成：(mol L-1)1-a-b s-1，反推可以得到為三級反應(yīng)。6已知反應(yīng)2NO(g)+Cl2(g)=2NOCl(g) 的速率方程為vkc2(NO)c(Cl2)。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)，要通過實(shí)驗(yàn)來確定。7已知反應(yīng)N2(g)+O2(g)=2NO(g) rHm0，當(dāng)升高溫度時(shí)，K將( )。A. 減小B. 增大C. 不變D. 無法判斷解：選B。根據(jù)呂查德里原理，對吸熱反應(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，平衡常數(shù)將增大。8已知反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)平衡常數(shù)為K1，反應(yīng)SO2(g)+O2(g) SO3(g) 平衡常數(shù)為K2。則K1和K2的關(guān)系為( )A. K1K2B. K1C. K2D. 2K1K2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?；瘜W(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) 2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2+10CO2+8H2O rHm0，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B。根據(jù)呂查德里原理，對吸熱反應(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)；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?。┑姆较蛞苿?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)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) 的反應(yīng)歷程為2NO(g)+H2(g)=N2(g)+H2O2(g)（慢反應(yīng)）H2O2(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(H2)c2(NO)，此反應(yīng)為3 級反應(yīng)。2已知基元反應(yīng) CO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g) ，該反應(yīng)的速率方程為 v=kc(CO)c(NO2) ；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NO2是 1 級反應(yīng)，總反應(yīng)是2級反應(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 K，所以平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。6對于氣相反應(yīng)，當(dāng)n = 0時(shí)，增加壓力時(shí)，平衡不移動(dòng)；當(dāng)n 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) PCl3(g)+Cl2(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v正=v逆；溫度一定時(shí)，改變濃度、壓力可使平衡發(fā)生移動(dòng)，但K值不變，如溫度改變使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，此時(shí)K值改變。 9某化學(xué)反應(yīng)在298 K時(shí)的速率常數(shù)為1.110 - 4s-1， 在323 K時(shí)的速率常數(shù)為5.510 -2s-1。則該反應(yīng)的活化能是 ，303 K時(shí)的速率常數(shù)為 。 三、簡答題：1根據(jù)阿侖尼烏斯指數(shù)式k = Ae，對一切化學(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？ 解：根據(jù)阿侖尼烏斯指數(shù)式k = Ae，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)：ClO- + I- IO- + Cl- 其反應(yīng)歷程為（1）ClO- + H2O = HClO + OH- （快反應(yīng)）（2）I- + HClO = HIO + Cl- （慢反應(yīng)）（3）HIO + OH- = H2O + IO- （快反應(yīng)）試證明vkc(I-)c(ClO-)c-1(OH-)解：反應(yīng)速率方程式和反應(yīng)級數(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。對于復(fù)雜反應(yīng)的速率方程，只能通過實(shí)驗(yàn)獲得。因?yàn)榉磻?yīng)（2）為定速步驟，所以 由反應(yīng)（1）可得平衡常數(shù)K= 所以 代入速率方程得： 整理得： 令k2K=k 所以3寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表示式。（1）CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l)（2）MgCO3(s) MgO(s) + CO2(g)（3）NO(g) + O2(g) NO2(g)（4）2MnO4-(aq) + 5H2O2(aq) + 6H+(aq) 2Mn2+(aq) + 5O2(g) + 8H2O(l)解：（1） （2）（3） （4）四、計(jì)算題：1A(g) B(g) 為二級反應(yīng)。當(dāng)A的濃度為0.050molL-1時(shí)，其反應(yīng)速率為1.2 molL-1min-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：（2）依據(jù) ，代入數(shù)據(jù)計(jì)算： 得到 =（3）依據(jù) 代入數(shù)據(jù)計(jì)算： 得到 c(A)=0.0707mol.L-12在1073K時(shí)，測得反應(yīng)2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)的反應(yīng)物的初始濃度和N2的生成速率如下表實(shí)驗(yàn)序號初始濃度 /（molL-1）c(NO)c(H2)12.0010-36.0010-31.9210-321.0010-36.0010-30.4810-332.0010-33.0010-30.9610-3（1）寫出該反應(yīng)的速率方程并指出反應(yīng)級數(shù)；（2）計(jì)算該反應(yīng)在1073K時(shí)的速率常數(shù)；（3）當(dāng)c(NO)=4.0010-3 molL-1，c(H2)=4.0010-3 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： 1.9210-3=k(2.0010-3)x(6.0010-3)y 0.4810-3=k(1.0010-3)x(6.0010-3)y 0.9610-3=k(2.0010-3)x(3.0010-3)y 得 4 = 2x x=2 ； 得 2 = 2y ，y = 1 所以 v=kc2(NO)c(H2) （2）k=8104 L2mol-2s-1 （3）v=5.1210-3 molL-13 已知反應(yīng)N2O5(g)= N2O4(g)+O2(g) 在298K時(shí)的速率常數(shù)為3.46105s-1，在338K時(shí)的速率常數(shù)為4.87107s-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： 則：Ea=103.56 kJ.mol-1 代入公式 得k3= 4.79106 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，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。解： 所以 ， 則：Ea=75.16 kJ.mol-15已知反應(yīng)2H2O2=2H2O+O2的活化能Ea=71kJmol-1，在過氧化氫酶的催化下，活化能降為8.4 kJmol-1。試計(jì)算298K時(shí)在酶的催化下，H2O2的分解速率為原來的多少倍？解： ; = =25.27 所以9.41010 即v2/v1=9.410106在791K時(shí)，反應(yīng) CH3CHO=CH4+CO 的活化能為190 kJmol-1，加入I2作催化劑約使反應(yīng)速率增大4103倍，計(jì)算反應(yīng)在有I2存在時(shí)的活化能。解： ; 因?yàn)?， 所以 則 =135.4 kJ.mol-17已知下列反應(yīng)在1362K時(shí)的平衡常數(shù)：（1）H2(g) + S2(g) H2S(g) K1=0.80（2）3H2(g) + SO2(g) H2S(g) + 2H2O(g) K2=1.8104計(jì)算反應(yīng)（3）4H2(g) + 2SO2(g) S2(g) + 4H2O(g) 在1362K時(shí)的平衡常數(shù)K。解：目標(biāo)方程式（3）可以這樣重合得到：(3) = (2)2-(1)2 K=5.061088在800K下，某體積為1L的密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng)2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) SO2(g)的起始量為0.4 molL-1， O2(g)的起始量為1.0 molL-1，當(dāng)80%的SO2轉(zhuǎn)化為SO3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)。解： 2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g) 起始濃度/(molL-1) 0.4 1 0 平衡濃度/ (molL-1) 0.4(1-80%) 1- 0.480% =0.08 =0.84 =0.32 所以 ， ， Kc= 19.05 L.mol-1 因?yàn)閴毫ζ胶獬?shù)：Kp= Kc(RT)-1=19.05/（8.314800） （kPa）-1= 0.00286（kPa）-1所以標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) K=Kp(p)=Kc(RT)-1(p)= 0.00286（kPa）-1 100 kPa = 0.2869在523K下PCl5按下式分解PCl5(g) PCl3(g)+C12(g)將0.7mol的PCl5置于2L密閉容器中，當(dāng)有0.5mol PCl5 分解時(shí)，體系達(dá)到平衡，計(jì)算523K時(shí)反應(yīng)的K及PCl5分解率。解： PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) 起始濃度/(molL-1) =0.35 0 0 平衡濃度/ (molL-1) =0.1 0.25 0.25 因?yàn)閜V=nRT 所以p=cRT = 71.43%10反應(yīng)C(s) + CO2(g) 2CO(g)在1773K時(shí)K2.1103，1273K時(shí)K1.6102，計(jì)算:（1）反應(yīng)的rHm，并說明是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)；（2）計(jì)算1773K時(shí)反應(yīng)的rGm（3）計(jì)算反應(yīng)的rSm。解： （1） 由 ln = 96.62 kJmol-1 （2） = -2.303RT lgK = -2.3038.314 1773Klg2100 = -112.78 kJmol-1 （3） 11在763K時(shí)反應(yīng)H2(g) + I2(g) 2HI(g) K=45.9，H2、I2、HI按下列起始濃度混合，反應(yīng)將向何方向進(jìn)行？實(shí)驗(yàn)序號c(H2) / (molL-1)c(I2) /( molL-1)c(HI) / (molL-1)10.0600.4002.0020.0960.3000.500030.0860.2631.02解：K = 45.9 Q1 = =166.7 K = 45.9 反應(yīng)逆向自發(fā)Q2 = =8.68 K = 45.9， 正向自發(fā) Q3 = 45.9 = K = 45.9， 平衡狀態(tài)12Ag2O遇熱分解2Ag2O(s)4Ag(s) + O2(g)， 已知298K時(shí)Ag2O的fHm = -30.59kJmol-1，fGm= -10.82 kJmol-1。求:（1）298K時(shí)Ag2O(s)-Ag體系的p(O2)；（2）Ag2O的熱分解溫度（在分解溫度時(shí)p(O2)100kPa）。解：由題意可得Ag2O分解的化學(xué)反應(yīng)吉布斯自由能變、焓變分別為=21.64 kJmol-1 ；=61.18 kJmol-1 （1） p(O2)=0.0161 kPa（2）因?yàn)楫?dāng)恰好分解，處于平衡狀態(tài)時(shí)，p(O2)=100 kPa 所以K=1 ， T1=298 K 則 ， T2 = 470 K