无机及分析化学课后习题第三章答案.doc

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1、一、选择题 1对反应 2SO 2(g)+O2(g) 2SO3(g) 下列几种速率表达式之间关系正确的是( )。NO(g)A. B. dtct)()SO( tctd2)SO3C. D. 23 3() 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: ABYZtvcttvctddZYA2由实验测定,反应 H 2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) 的速率方程为 vkc (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. 2v B. 4v C. 2.8v D. 2.5v解:选 C。依据化学反应的速率方程 kc

2、(H 2)c1/2(Cl2),H 2和 Cl2浓度增大都增大一倍时,速率应该增大 倍,即相当于 2.8a。23测得某反应正反应的活化能 Ea.正 =70 kJmol-1,逆反应的活化能 Ea.逆 =20 kJmol-1,此反应的反应热为( )A. 50 kJmol-1 B. -50 kJmol -1 C. 90 kJmol -1 D. -45 kJmol-1解:选 A。依据过渡态理论,反应热可以这样计算: Q = Ea,正 Ea,逆 。 4在 298K 时,反应 2H 2O2=2H2O+O2,未加催化剂前活化能 Ea=71 kJmol-1,加入 Fe3+作催化剂后,活化能降到 42 kJmol

3、-1,加入催化剂后反应速率为原来的( ) 。A. 29 倍 B. 110 3倍 C. 1.2105倍 D.510 2倍解:选 C。依据阿仑尼乌斯指数式 k = Ae ,可得RTEa 598314.012 10.ee21 RTEak5某反应的速率常数为 2.15 L2mol-2min-1,该反应为( )。A. 零级反应 B. 一级反应 C. 二级反应 D. 三级反应解:选 D。对于一个基元反应,aA + bB = cC + dD,有反应速率为 则其速率常数 k 的单位的通式可写成:(mol L -1)1-a-(A)Babvkcb s-1,反推可以得到为三级反应。6已知反应 2NO(g)+Cl 2

4、(g)=2NOCl(g) 的速率方程为 vkc 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 N 2(g)+O2(g)=2NO(g) rHm0,当升高温度时,K 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

5、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 。8已知反应 2SO 2(g)+O2(g) 2SO3(g) 平衡常数为 K1,反应 SO 2(g)+ O2(g) SO3(g) 平衡常数为 K2。则 K1和 K21的关系为( )A. K1K 2 B. K 1 C. K 2 D. 2K1K 2 2 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

6、 影 响 着 平 衡 常 数 的 指 数项 。9反应 2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2+10CO2+8H2O rHm0,且 a+bd+e,要提高 A 和 B 的转化率,应采取的措施是( )。mrHA. 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

7、 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 2(g)=N2(g)+2H2O(g) 的反应历程为 2NO(g)+H 2(g)=N2(g)+H2O2(g) (慢反应) H 2O2(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,而反应称为总反应的 定速步骤 ,总反应的速率方程近似为 v =kc(H2)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(

8、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 。5增 加 反 应 物 的 量 或 降 低 生 成 物 的 量 , Q K, 所

9、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 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

10、使平衡发生移动,但 K值 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 298 K 时 的 速 率 常 数 为 1.110 - 4s-1, 在 323 K 时 的 速 率 常 数 为 5.510 -2s-1。 则 该 反 应 的 活 化 能 是 , 303 K 时 的 速 率 常 数 为 。 三、简答题:1根据阿仑尼乌斯指数式 k = Ae ,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RTEa剂等因素有什么关系? 解:根据阿仑尼乌斯指数式 k = Ae , ,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

11、一切化学反应,升高温RTEa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- 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

12、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 -2(I)HClO)vkc由反应(1)可得平衡常数 K= 所以 -l() -(ClO)(Hl)Kcc代入速率方程得: 整理得: -2(ClO)I)HKcvk -2(ClO)IHcvKk令 k2K=k 所以 -1-(l()c3写出下列反应的平衡常数 K的表示式。(1)CH 4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l)(2)MgCO 3(s) MgO(s) + CO2(g)(3)NO(g) + O2(g)

13、NO2(g)1(4)2MnO 4-(aq) + 5H2O2(aq) + 6H+(aq) 2Mn2+(aq) + 5O2(g) + 8H2O(l)解:(1) (2)24(C)HpK 2(CO)pK(3) (4)2 1/(NO)p 25+ 6- +42()(Mn)OHpcc四、计算题:1A(g) B(g) 为二级反应。当 A 的浓度为 0.050molL-1时,其反应速率为 1.2 molL-1min-1。 (1)写出该反应的速率方程。 (2)计算速率常数。 (3)在温度不变时欲使反应速率加倍,A 的浓度应为多大?解:(1)依题意有: )(2kcv(2)依据 ,代入数据计算: 得到 2 2)05.

14、(.1k= minolL480-1-k -solL8(3)依据 代入数据计算: 得到 c(A)=0.0707mol.L-1)A(2cv )(48.22Ac2在 1073K 时,测得反应 2NO(g)+2H 2(g)=N2(g)+2H2O(g) 的反应物的初始浓度和 N2的生成速率如下表初始浓度 /(molL -1)实验序号 c(NO) c(H2) 12sLmolN的 初 始 速 率生 成1 2.0010-3 6.0010-3 1.9210-32 1.0010-3 6.0010-3 0.4810-33 2.0010-3 3.0010-3 0.9610-3(1)写出该反应的速率方程并指出反应级数;

15、(2)计算该反应在 1073K 时的速率常数;(3)当 c(NO)=4.0010-3 molL-1,c (H2)=4.0010-3 molL-1时,计算该反应在 1073K 时的反应速率。解:(1)设速率方程为: v=kcx(NO)cy(H2) 代入实验数据得: 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=810 4 L2mol-2s-1

16、 (3)v=5.1210 -3 molL-13 已知反应 N 2O5(g)= N2O4(g)+ O2(g) 在 298K 时的速率常数为 3.46105s-1,在 338K 时的速率常数为 4.87107s-1,求该反应的1活化能和反应在 318K 时的速率常数。解:12a12lnTREk151s046.3K298k1721s08.4K3kT则:E a=103.56 kJ.mol-1代入公式 151s046.3K98k?83k 13a13lnTREk得 k3= 4.79106 s-14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

17、成反比,求牛奶变酸的活化能。解: 所以 , tv1tk11248122tk 12a12lnTREk则:E a=75.16 kJ.mol-1)7K30(molJ314.82ln1- aE5已知反应 2H 2O2=2H2O+O2 的活化能 Ea=71kJmol-1,在过氧化氢酶的催化下,活化能降为 8.4 kJmol-1。试计算 298K 时在酶的催化下,H 2O2的分解速率为原来的多少倍?解: ; ARTEklnln2a2 ARTklnln1a1= =25.27 所以 9.41010 即 v2/v1=9.410102a12l 98314.0712k6在 791K 时,反应 CH3CHO=CH4+

18、CO 的活化能为 190 kJmol-1,加入 I2作催化剂约使反应速率增大 4103倍,计算反应在有 I2存在时的活化能。解: ; ARTEklnln2a2 ARTEklnln1a1因为 , 21a2l 31204k所以 K791molJ3.8.9)04lg( 1-a3 2E则 =135.4 kJ.mol-12aE7已知下列反应在 1362K 时的平衡常数:(1) H 2(g) + S2(g) H2S(g) K1=0.801(2) 3H 2(g) + SO2(g) H2S(g) + 2H2O(g) K2=1.8104计算反应(3)4H 2(g) + 2SO2(g) S2(g) + 4H2O(

19、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)2-(1)2 K= =5.061082241().8108在 800K 下,某体积为 1L 的密闭容器中进行如下反应 2S O2(g) + O2(g) 2SO3(g) SO2(g)的 起 始 量 为 0.4 molL-1, O2(g)的 起 始 量 为 1.0 molL-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/(molL -1) 0.4 1 0平衡浓度/ (molL -1) 0.4(1-80

20、%) 1- 0.480%2%804.=0.08 =0.84 =0.32 所以 , , 12(SO)0.8molLc 12(O)0.84molLc 13(SO)0.2molLcKc= 19.05 L.mol-1 12223 l.3)(因为压力平衡常数:K p= Kc(RT)-1=19.05/(8.314 800) (kPa) -1= 0.00286(kPa) -1所以标准平衡常数 K=Kp(p)=Kc(RT)-1(p)= 0.00286(kPa) -1 100 kPa = 0.2869在 523K 下 PCl5按下式分解 P Cl5(g) PCl3(g)+C12(g) 将 0.7mol 的 PC

21、l5 置 于 2L 密 闭 容 器 中 , 当 有 0.5mol PCl5 分解时,体系达到平衡,计算 523K 时反应的 K及 PCl5分解率。解:PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g)起始浓度/(molL -1) =0.35 0 027.0平衡浓度/ (molL -1) =0.1 0.25 0.25 5.因为 pV=nRT 所以 p= =cRTRTVn18.2710.534825.0)PCl()/PCl( 523523 pRTcpK= 71.43%10.510反应 C(s) + CO 2(g) 2CO(g) 在 1773K 时 K2.110 3,1273K 时 K1.610

22、2,计算:(1)反应的 rHm,并说明是吸热反应还是放热反应; (2)计算 1773K 时反应的 rGm(3)计算反应的 rSm。解:(1) 由 ln = = 96.62 kJmol-12r211()KHTRrmH 231 106.lnK)273(olJ314.8 (2) = -2.303RT lgK = -2.3038.314 1773Klg2100 = -112.78 kJmol-1rm 1KlJ(3) rrrmGTS 1-1mrrr KmolJ.873olJ)609( TG11在 763K 时反应 H 2(g) + I2(g) 2HI(g) K=45.9,H 2、I 2、HI 按下列起始

23、浓度混合,反应将向何方向进行?实验序号c(H2) / (molL-1) c(I2) /( molL-1) c(HI) / (molL-1)1 0.060 0.400 2.002 0.096 0.300 0.50003 0.086 0.263 1.02解:K = 45.9 Q1 = =166.7 K = 45.9 反应逆向自发)(140.106.2.Q2 = =8.68 K = 45.9, 正向自发 )(130.96.025Q3 = 45.9 = K = 45.9, 平衡状态)(1263.08.12Ag 2O 遇热分解 2Ag 2O(s) 4Ag(s) + O2(g), 已知 298K 时 Ag

24、2O 的 fHm = -30.59kJmol-1, fGm= -10.82 kJmol-1。求:(1)298K 时 Ag2O(s)-Ag 体系的 p(O2);(2)Ag 2O 的热分解温度(在分解温度时 p(O2)100kPa) 。解:由题意可得 Ag2O 分解的化学反应吉布斯自由能变、焓变分别为=21.64 kJmol-1 ; =61.18 kJmol-1 rmfm()Grmfm2()H(1) rlnRTK2/)(p2/O(ln64.1pRTp(O2)=0.0161 kPa061./)(2pK(2)因为当恰好分解,处于平衡状态时,p(O 2)=100 kPa 所以 K=1 , T1=298 K 则 2rm112lnHR, T2 = 470 K016.lnmokJ18.6Kl34K9112 T

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