第三章 化学反应速率和化学平衡答案.doc

1、 第三章 化学反应速率和化学平衡习题 3-1 什么是反应的速率常数？它的大小与浓度、温度、催化剂等因素有什么关系？答：反应的速率大都可以表示为与反应物浓度方次的乘积成正比：=kc(A)c(B)，式中比例常数 k 就是速率常数。速率常数在数值上等于反应物浓度均为 1 molL-1 时的反应速率。 k 的大小与反应物浓度无关，改变温度或使用催化剂会使速率常数k 的数值发生变化。习题 3-2 什么是活化能？答：Arrhenius 总结了大量实验事实，提出一个经验公式：速率常数 k 的对数与 1/T 有线形关系： 式中 Ea 就是活化能，它表示活化分子具有的最低能量与反应分CTRka1ln子平均能量之

2、差。习题 3-3 什么是催化剂？其特点有哪些？答：某些物质可以改变化学反应的速率，它们就是催化剂。催化剂参与反应，改变反应历程，降低反应活化能。催化剂不改变反应体系的热力学状态，使用催化剂同样影响正、逆反应的速率。不影响化学平衡，只能缩短达到平衡的时间。习题 3-4 NOCl 分解反应为 2NOCl2NO+Cl 2 实验测得 NOCl 的浓度与时间的关系如下：t/s 0 10 20 30 40 50c（NOCl ）/molL -1 2.00 1.42 0.99 0.71 0.56 0.48求各时间段内反应的平均速率；用作图法求 t=25s 时的瞬时速率。解：t=0-10s 时， = 0.058

3、molL-1s-11042.tct=10-20s 时， = 0.043molL-1s-19.t=20-30s 时， = 0.028molL-1s-12037.tct=30-40s 时， = 0.015molL-1s-1456.1t=40-50s 时， = 0.008molL-1s-108.tc作图法略。习题 3-5 660K 时反应 2NO + O22NO 2 ，NO 和 O2 的初始浓度 c(NO)和 c(O2)及反应的初始速率 的实验数据 ：c(NO)/molL-1 c(O2)/molL-1 /molL-1s-10.10 0.10 0.0300.10 0.20 0.0600.20 0.20

4、 0.240（1）写出反应的速率方程；（2）求出反应的级数和速率常数；（3）求 c(NO)= c(O2)= 0.15molL-1 时的反应速率。解： (1) 设反应的速率方程为 = kc(NO)c(O2), 将数据代入得： 0.030= k 0.10 0.10 0.060 = k 0.10 0.20 0.240 = k 0.20 0.20 得 =1 得 =2 反应的速率方程为 = kc (NO)c(O2)（2） 反应的级数为 3 速率常数 k = 30.0 (molL-1)-2s-1 （3） = 0.101 molL-1s-1习题 3-6 某反应 25时速率常数为 1.310-3s-1，35

5、时为 3.610-3s-1。根据 vant Hoff 规则，估算该反应 55时的速率常数。解： k(35)/k(25) = = 2.77k(55)/k(35)= 2 k(55)= 2 k(35) =2.7723.610-3 = 27.610-3s-1习题 3-7 求反应 C2H5BrC 2H4+HBr 在 700K 时的速率常数。已知该反应活化能为 225 kJmol-1，650K 时 k =2.010-3s-1。解：设 700K(T2)时的速率常数为 k2, 650K(T1)时的速率常数为 k1。根据 Arrhenius 公式12a130.gRE12239. 65074.8.)(5lSk习题

6、 3-8 反应 C2H4+H2C 2H6 在 300K 时 k1 = 1.310-3molL-1s-1，400K 时 k2 = 4.510-3 molL-1s-1，求该反应的活化能 Ea。解：根据 Arrhenius 公式 1-aa321a12molkJ4.2403.80.)(5.lg)(ETRk习题 3-9 某反应活化能为 180kJmol-1，800K 时反应速率常数为 k1，求 k22k 1 时的反应温度。解： 223112 8014.0.)(82lgllg Tkk2 = 2k1 时的反应温度 T2 = 821K习题 3-10 写出下列反应的标准平衡常数表示式2234223N(g)+H(

7、) (g)C OC +HO(l)as=a 解： （1） 3223/)(/)(ppK（2） 24 /O/CH（3） 2)(习题 3-11 已知在某温度时（1）2CO 2(g) 2CO(g) + O2(g) = A1K（2）SnO 2(s) +2CO(g) Sn(s) + 2CO 2(g) = B,则同一温度下的反应2（3）SnO 2(s) Sn(s) + O2(g)的 应为多少？3解： （3）=（1）+ （2）= = ABK习题 3-12 在 1273K 时反应：FeO(s)+ CO(g)Fe(s)+ CO2(g)的 K = 0.5，若 CO 和CO2 的初始分压分别为 500 kPa 和 10

8、0 kPa，问：（1）反应物 CO 及产物 CO2 的平衡分压为多少？（2）平衡时 CO 的转化率是多少？（3）若增加 FeO 的量，对平衡有没有影响？解 : (1) FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO2(g)起始时刻 p/Pa 500 100平衡时刻 p/Pa 500-x 100+x 5.01)CO(2 pKx = 100kPaCO 的平衡分压为 400 kPa, CO2 的平衡分压为 200 kPa. (2) 平衡时 CO 的转化率 = = 20%105)4(3) 增加 FeO 的量，对平衡有没有影响。习题 3-13 在 585K 和总压为 100 kPa 时，有 56.4

9、%NOCl(g)按下式分解：2NOCl(g) 2NO(g)+ Cl2(g)若未分解时 NOCl 的量为 1mol。计算(1)平衡时各组分的物质的量；（ 2）各组分的平衡分压；（3）该温度时的 K。解：(1) 2NOCl（g）NO（g）+Cl 2（g）未分解时各组分的物质的量 n/mol 1 0 0平衡时各组分的物质的量 n/mol 0.436 0.546 0.2822kPa)Cl(4ka10.856NO3P.)l()2(p368.01/40)Cl()3( 222pK习题 3-14 反应 HbO2(aq)+CO(g)HbCO(aq)+O 2(g)在 298K 时 = 210，设空气中KO2 的分

10、压为 21kPa，计算使血液中 10%红血球(HbO 2)变为 HbCO 所需 CO 的分压。解： HbO2(aq)+ CO(g)HbCO(aq)+ O 2(g)210C91/)(/Hb9.01CO/ 322 ppccK 使血液中 10%红血球(HbO 2)变为 HbCO 所需 CO 的分压p(CO) = 11.11 kPa习题 3-15 计算反应 CO+3H2CH 4+H2O 在 298K 和 500K 时的 K值（注意：298K 和500K 时水的聚集状态不同，利用 ， 计算） 。mfS解： 298K 时 CO (g) + 3H2 (g) CH 4(g) + H2O(l)/ kJmol-1

11、 -110.53 0 -74.81 -285.84mfH/ JK-1mol-1 197.56 130.57 186.15 69.94S= -250.12 kJmol-1mr= -133.18 JK-1mol-1S= = -150.83 kJmol-1rGrHmrST= -RTlnK= -8.314298ln K mK (298K)= 2.75 1026500K 时 CO(g) + 3H2 (g) CH 4 (g) + H2O (g)/ kJmol-1 -110.53 0 -74.81 -241.82mfH/ JK-1mol-1 197.56 130.57 186.15 188.72S= -20

12、6.1 kJmol-1mr=-214.4 JK-1mol-1S= = -98.9 kJmol-1rGrHmrST= -RTlnK= -8.314500ln K mK (500K) = 2.15 1010 习题 3-16 反应 H2(g)+I2(g)2HI(g)在 713K 时 K = 49，若 698K 时的 K = 54.3（1）上述反应 为多少？（698713K 温度范围内） ，上述反应是吸热反应，还是mr放热反应？（2）计算 713K 时反应的 。rG（3）当 H2 ，I 2，HI 的分压分别为 100 kPa，100 kPa 和 50 kPa 时计算 713K 时反应的。mrG解：(1

13、) 12mr1lnTRK7369834.95lr= -28.34 kJmol-1mrH故为放热反应1-2r ol3.07kJ- n49 8l (2)71KKRTG(3) 1- 23mrr olkJ29. )10/()/10(5ln4.8Q习题 3-17 已知水在 373K 时气化焓为 40.60 kJmol-1，若压力锅内压力最高可达 150 kPa，求此时锅内的温度。解: 12mvap12lnTRHK385374.060l22T习题 3-18 The rate constant for the reaction of oxygen atoms with aromatic hydrocarbo

14、ns was 3.03107 mol-1Ls-1 at 341.2K, and 6.91107 mol-1Ls-1 at 392.2K. Calculate the activation energy of this reaction.解: 21a1230.)(lgTREk1-aa7molkJ2.42.39.41.8. )39(.96lE习题 3-19 The standard equilibrium constant of a reaction was =32 at 25 and =50 1K2Kat 37. Calculate , and of this reaction at 25( was considered a mrGrHmrSmrHconstant in this rage of temperature)解: 12r12lnTRK98304.8350lmrH12r 1 molkJ08.15ln304.lnolkJ6 RTG1mrrmr lKJ6.123108.56. S