1、第三章(p. 66)1. 写出下列反应的标准平衡常数表达式：(1) 2N2O5(g) = 4NO2(g) + O2(g)(2) SiCl4(l) + 2H2O(g) = SiO2(s) + 4HCl(g)(3) CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)(4) ZnS(s) + 2H+(aq) = Zn2+(aq) + H2S(g)解：(1) 2ON4)p/(K52(2) 2HSiCl4l)/)(c/(24(3) pK2O(4) 2HSZn)c/(2. 尿素 CO(NH2)2(s)的 fG = -197.15 kJ/mol，其它物质的 fG查表。求下列反应在 298 K时的 K： C
2、O2(g) + 2NH3(g) = H2O(g) + CO(NH2)2(s)解： rG = -197.15 + (-228.6) 2(-16.5) (-394.4) = 1.65 (kJ/mol)1.65103 = -8.314298lnK, K = 0.5143. 673 K 时，将 0.025 mol COCl2(g) 充入 1.0 L 容器中。当建立下列平衡时COCl2(g) = CO(g) + Cl2(g)有 16% COCl2 离解。求此时的 K。解： 042.p/RT)16.0(5.(p = 101.3 kPa, R = 8.314 J/(molK)4. 298 K 时向 10.0
3、 L 烧瓶中充入足量的 N2O4，使起始压力为 100 kPa，一部分 N2O4 分解为NO2，达平衡后总压力等于 116 kPa。计算如下反应的 K。N2O4(g) = 2NO2(g)解： ， (mol)40.9831.0n (mol) 468.02931.86n2.0.4.0.1RT)62(K25. 反应 H2(g) + I2(g) = 2HI(g)在 628 K 时 K = 54.4。现于某一容器内充入 H2 和 I2 的量各为 0.200 mol，并在该温度下达到平衡，求 I2 的转化率。解：设达到平衡时，消耗 H2 和 I2 各 x mol。， 7.38(0.200 x) = 2x,
4、 1.48 7.38x = 2x, x = 0.157 (mol)2)x0.(450.1570.200 = 0.786 = 78.6%6. 乙烷脱氢反应 C2H6(g) = C2H4(g) + H2(g)，在 1000 K 时 K = 0.90。试计算总压力为 150 kPa 时乙烷的平衡转化率。解：设起始时刻乙烷为 A mol。达到平衡时，若乙烷的平衡转化率为 x，则此时乙烷为A(1-x) mol，乙烯为 x mol，氢气为 x mol。因此，有：， , x = 0.61px150)(9. 2 )1(3.059.027. 已知在 298K 时(1) 2N2(g) + O2(g) = 2N2O
5、(g) 37108.4K(2) N2(g) + 2O2(g) = 2NO2(g) 192.求 2N2O(g) + 3O2(g) = 4NO2(g) 的 K。解：2N 2O(g) + 3O2(g) = 4NO2(g) 为（3），则(3) = 2(2) (1)6.108.47108.4)(K)( 3913 8. 反应2Cl2(g) + 2H2O(g) = 4HCl(g) + O2(g) rH = 114.4 kJ/mol当该反应达到平衡后，进行左边所列的操作对右边所列的数值有何影响（操作中没有注明的，是指温度不变，体积不变）？(1) 增大容器体积 n(H2O)(2) 加 O2 n(H2O)(3)
6、加 O2 n(O2)(4) 加 O2 n(HCl)(5) 减小容器体积 n(Cl2)(6) 减小容器体积 p(Cl2)(7) 减小容器体积 K(8) 升高温度 K(9) 升高温度 p(HCl)(10)加 N2 n(HCl)(11)加催化剂 n(HCl)答：(1) 水的摩尔数减少(2) 水的摩尔数增加(3) 平衡向左移动，氧的摩尔数的变化取决于平衡移动所消耗的氧气和加入氧气的相对 量。(4) 氯化氢的摩尔数减少(5) 氯气的摩尔数增加(6) 氯气的分压增大(7) K不变(8) K减小(9) p(HCl)增高(10)n(HCl)不变（理想气体）；n(HCl)减少（真实气体）(11)n(HCl)不变
7、9. 已知反应 N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)，在 500 K 时 K = 0.16。试判断该温度下，在 10 L 密闭容器中充入 N2，H 2 和 NH3 各 0.10 mol 时反应的方向。解： (kPa), (kPa)6.411053.8p2 6.411053.8p2H(kPa).3NH 0.16，平衡向左移动（即反应逆向进行）。9.5)6.41(p)p)( 232223 10. PCl5 热分解反应式为： PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g).在 10 L 密闭容器内盛有 2.0 mol PCl5，700 K 时有 1.3 mol PCl5 分解，求该
8、温度下的K。若在该密闭容器中通入 1.0 mol Cl2，PCl 5 分解的百分率为多少？解： 。143.017.83pV7.0RT1p)( 2PClll523 设：分解分数为 x，则： 4.)x(2x(1 + 2x) = 4.87(1 x), 4x2 + 6.87x 4.87 = 0。54.87.47.6.x211. 酯化反应 C2H5OH(l) + CH3COOH(l) = CH3COOC2H5(l) + H2O(l)可看作理想溶液反应。在 298 K 时，若将 2.0 mol C2H5OH 与 2.0 mol CH3COOH 混合，平衡时各种物质有 2/3 变为生成物。今将 138 克
9、C2H5OH 与 120 克 CH3COOH 在 298 K时混合，试问平衡混合物中有多少 CH3COOC2H5 生成？解： ， 设：平衡时生成 x mol CH3COOC2H5。4)32(K, 4(6 5x + x2) = x2, 3x2 20x +24 = 0)x(mol), 1.5788 = 138 (g)57.162840x12. 反应 N2O4(g) = 2NO2(g)在 317 K 时 K = 1.00。分别计算总压力为 400 kPa 和 1000 kPa 时 N2O4 的离解百分率，并解释计算结果。解：设离解百分率为 x。, 1 x 2 = 15.8x2, x = 0.244x
10、1p/)2(40., 1 x2 = 39.5x2, x = 0.157x1p/)2(0. 由于 1 摩尔四氧化二氮分解成 2 摩尔二氧化氮，所以增加压力不利于四氧化二氮的分解，而导致其分解百分率下降。13. 已知反应CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)在 749 K 时 K = 6.5。今若需 90%CO 转变为 CO2，问 CO 和 H2O 要以怎样的物质的量比相混合？解：设初始混合物中 CO 和 H2O 的摩尔比为 1:x, 0.65(x 0.9) = 0.81, x = 2.1)9.0x(.15.6214. 已知 H2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)
11、 的 rH = -92.2 kJ/mol，298 K 时 K = 6.1105。求 773 K 时的平衡常数 K。解： rG = -RTln K = -8.314298ln(6.1105) = -3.3104rG = rH - TrS, -3.3104 = -92.2103 298rS, rS = -199 (J/mol)773 K 时： rG = -92.2103 + 773199 = 6.141046.14104 = -8.314773ln K, K = 7.110-515. 在某温度下，测得下列反应 /(LS)。5210.dt)Br(c4HBr(g) + O2(g) = 2H2O(g)
12、+ 2Br2(g)求：(1) 此时的 和 ；dt)(ct)Hr(2) 此时的反应速率。解：(1) mol/(Ls)522 10.2)(t)Br(t)(dc mol/(Ls).84dttH(2) mol/(Ls)5210.dt)Br(c16. (CH3)2O 分解反应： (CH3)2O = C2H4 + H2O 的实验数据如下：t/s 0 200 400 600 800c (CH3)2O/(mol/L) 0.01000 0.00916 0.00839 0.00768 0.00703(1) 计算 200 秒到 600 秒间的平均速率。(2) 用浓度对时间作图，求 400 秒时的瞬时速率。解：(1)
13、 = (0.00768 0.00916)400(-1) = 3.7010-6 mol/(Ls)(2) 01002003004005006007008000.007 0.0075 0.008 0.0085 0.009 0.0095 0.01 = 3.6410-6 mol/(Ls)17. 在 298 K 时，用以下反应S2O82-(aq) +2I-(aq) = 2SO42-(aq) + I2(aq)进行实验，得到的数据列表如下：实验序号 c (S2O82-)/(mol/L) c (I-)/(mol/L) /mol/(Lmin)1 1.010-4 1.010-2 0.6510-62 2.010-4
14、1.010-2 1.3010-63 2.010-4 0.5010-2 0.6510-6求(1) 反应速率方程；(2) 速率常数；(3) c(S2O82-) = 5.010-4 mol/L, c (I-) = 5.010-2 mol/L时的反应速率。解：根据表中数据可得到如下方程组：解得： b2a46a)105.()10.2(k105.3. 65.0k1a(1) = 0.65c(S2O82-) c(I-)； (2) k = 0.65； (3) = 0.655.010-45.010-2 = 1.610-5 mol/(Lmin)。 t/sc (CH3)2O/(mol/L)1.610-51.01.0
15、= 1.610-5 (mol) = 4.110-3 (g)18. 反应 H2(g) + Br2(g) = 2HBr(g) 在反应初期的反应机理为(1) Br2 = 2Br （快）(2) Br + H2 = HBr + H （慢）(3) H + Br2 = HBr + Br （快）试写出该反应在反应初期的速率方程式。解：反应的速率由慢反应，即第(2)步反应所控制， = kc (Br) c(H2), 其中 c(Br)由第(1)步反应确定： )c(BrKc(r) ,)Br(K2 = kK1/2c1/2(Br2)c(H2) = kc1/2(Br2)c(H2)19. 元素放射性衰变是一级反应。 14C
16、的半衰期为 5730 a (a 代表年)。今在一古墓木质样品中测得 14C 含量只有原来的 68.5%。问此古墓距今多少年？解： , k = 1.21010-4lnt21ln0.685 = ln1.00 1.21010-4t, t = 3.13103 (年)20. 蔗糖在稀酸溶液中催化水解是一级反应C12H22O11 + H2O = 2C6H12O6在 48C 时速率常数为 3.2210-4 s-1。问(1) 20.0 g 蔗糖水解掉一半所需的时间。(2) 20.0 g 蔗糖经 1 小时水解之后还剩多少？解：(1) ln10.0 = ln20.0 3.2210 -4t, t = 2.15103
17、 (s)(2) 设剩余的蔗粮为 x 克。 lnx = ln20.0 3.2210-43600Lnx = 1.85, x = 6.27 (g)21. 反应 SiH4(g) = Si(s) + 2H2(g) 在不同温度下的速率常数为T/K 773 873 973 1073k/s-1 0.048 2.3 49 590试用作图法求该反应的活化能。答： -4-3-2-1012345670.00090.00095 0.001 0.00105 0.00110.001150.0012 0.001250.0013lnk1/T作图得斜率为-2.6410 -4，据此算得反应的活化能 Ea 为：(J/mol) = 2
18、19 (kJ/mol)54a4 109.23.8106.2E ,R106.2 23. 反应 C2H5Br(g) = C2H4(g) + HBr(g) 在 650 K 时 k 为 2.010-5 s-1，在 670 K 时 k 为7.010-5 s-1，求 690 K 时的 k。解： ， 670314.8E55.aaAe10.7 )65017(34.8ElnaEa = 2.27105 (J/mol) = 227 (kJ/mol), A = 3.361013(s-1)4690314.827690 .e.3k524. 在 301 K 时鲜牛奶大约 4.0 h 变酸，但在 278 K 的冰箱中可保持
19、48 小时。假定反应速率与变酸时间成反比，求牛奶变酸反应的活化能。解： 278314.E0.aaAe8. )301278(4.E1lnaEa = 7.5104 (J/mol) = 75 (kJ/mol)25. 在 773 K 时进行合成氨反应，用 Fe 作催化剂可使反应的活化能从 254 kJ/mol 降低到146 kJ/mol。假定使用催化剂不影响“指前因子”，试计算使用催化剂时反应速率增加的倍数。解：设反应速率增加的倍数为 x, x = 2.0107)14625(7314.80xln26. 已知基元反应 2A B 的反应热为 rH，活化能为 Ea，而 B 2A 的活化能为 Ea。问：(1)
20、 E a 和 Ea有什么关系？(2) 加催化剂，E a 和 Ea各有何变化？(3) 提高温度，E a 和 Ea各有何变化？(4) 增加 A 的起始浓度， Ea 和 Ea各有何变化？答：(1) E a + rH = Ea。(2) 加催化剂，E a 和 Ea均会降低。(3) 提高温度，E a 和 Ea均会降低。(4) 增加 A 的起始浓度， Ea 和 Ea都不会改变。27. 下列说法是否正确？对错误的说法给予说明。(1) 正催化剂加快了正反应的速率，负催化剂加快了逆反应的速率。(2) 提高温度可使反应速率加快，其主要原因是分子运动速度加快，分子间碰撞频率增加。(3) 在一定条件下，某反应的 G 0
21、，故要寻找合适的催化剂促使反应正向进行。(4) 在一般情况下，不管是放热反应还是吸热反应，温度升高反应速率都是加快。(5) 催化剂能加快反应速率，所以能改变平衡系统中生成物和反应物的相对含量。(6) 任何反应随着反应时间增加，由于反应物不断消耗，故反应速率总是逐渐减小的。答：(1) 错误。正催化剂在加速正反应的同时，也以同样的倍数加快加速逆反应。所以催化剂只能加速化学平衡的到达，不能改变化学平衡的位置。负催化剂减慢化学反应的速率，所以也被称为抑制剂。(2) 不正确。提高温度，使分子间碰撞频率增加固然是使反应速率加快的一个原因，另一方面提高温度还会使分子的动能加大，增加有效碰撞频率，这是使反应速率增加的主要原因。(3) 错误。催化剂虽可改变反应的活化能，但不能改变反应的 rG，所以不可能通过使用催化剂促使 rG 0 反应正向进行。(4) 正确。(5) 错误。催化剂只能加速化学平衡的到达，不能改变化学平衡的位置。(6) 错误。对于非基元反应，可存在零级反应，即反应速率与反应物的浓度无关。
