无机及分析化学课后习题第三章答案

一、选择题1．对反应2SO2(g)+O2(g)NO(g)2SO3(g)下列几种速率表达式之间关系正确的是()。A.dtdcdtc)O()SO(d22B.tctcd2)SO(dd)SO(d32C.tctcd)O(dd2)SO(d23D.32d(SO)d(O)2ddcctt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：ABYZABYZtvctvctvctvcvddddddddZZYYBBAA2．由实验测定，反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的速率方程为v＝kc(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.2vB.4vC.2.8vD.2.5v解：选C。依据化学反应的速率方程υ＝kc(H2)c1/2(Cl2)，H2和Cl2浓度增大都增大一倍时，速率应该增大22倍，即相当于2.8Υa。3．测得某反应正反应的活化能Ea.正=70kJ·mol-1，逆反应的活化能Ea.逆=20kJ·mol-1，此反应的反应热为()A.50kJ·mol-1B.-50kJ·mol-1C.90kJ·mol-1D.-45kJ·mol-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2H2O2===2H2O+O2，未加催化剂前活化能Ea=71kJ·mol-1，加入Fe3+作催化剂后，活化能降到42kJ·mol-1，加入催化剂后反应速率为原来的（）。A.29倍B.1×103倍C.1.2×105倍D.5×102倍解：选C。依据阿仑尼乌斯指数式k=A·eRTEa，可得5298314.82900012102.1ee21RTEEaakk5．某反应的速率常数为2.15L2·mol-2·min-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(A)(B)abvkcc则其速率常数k的单位的通式可写成：(mol·L-1)1-a-b·s-1，反推可以得到为三级反应。6．已知反应2NO(g)+Cl2(g)===2NOCl(g)的速率方程为v＝kc2(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N2(g)+O2(g)===2NO(g)ΔrHmθ0，当升高温度时，Kθ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2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)平衡常数为K1θ，反应SO2(g)+21O2(g)SO3(g)平衡常数为K2θ。则K1θ和K2θ的关系为()A.K1θ＝K2θB.K1θ＝2KC.K2θ＝1KD.2K1θ＝K2θ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-+5C2O42-+16H+===2Mn2++10CO2+8H2OΔrHmθ0，欲使KMnO4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C2O42-浓度解：选B。欲使KMnO4褪色加快，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)+bB(g)dD(g)+eE(g)mrH0，且a+bd+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)+2H2(g)===N2(g)+2H2O(g)的反应历程为①2NO(g)+H2(g)===N2(g)+H2O2(g)（慢反应）②H2O2(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(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(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，QKθ，所以平衡向正反应方向移动；对放热反应，提高温度，QKθ，所以平衡向逆反应方向移动。6．对于气相反应，当Δn=0时，增加压力时，平衡不移动；当Δn0时，增加压力时，平衡向正反应方向移动；当Δn0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、压力可使平衡发生移动，但Kθ值不变，如温度改变使化学平衡发生移动，此时Kθ值改变。9．某化学反应在298K时的速率常数为1.1×10-4s-1，在323K时的速率常数为5.5×10-2s-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·eRTEa，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？解：根据阿仑尼乌斯指数式k=A·eRTEa，，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：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)vkcc由反应（1）可得平衡常数K=--(HClO)(OH)(ClO)ccc所以--(ClO)(HClO)(OH)Kccc代入速率方程得：--2-(ClO)(I)(OH)Kcvkcc整理得：--2-(ClO)(I)(OH)cvKkcc令k2K=k所以--1-(I)(ClO)(OH)vkccc3．写出下列反应的平衡常数Kθ的表示式。（1）CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)（2）MgCO3(s)MgO(s)+CO2(g)（3）NO(g)+21O2(g)NO2(g)（4）2MnO4-(aq)+5H2O2(aq)+6H+(aq)2Mn2+(aq)+5O2(g)+8H2O(l)解：（1）2θθ242θθ(CO)(CH)(O)ppKpppp（2）θ2θ(CO)pKp（3）2θθ1/22θθ(NO)(O)(NO)ppKpppp（4）252+2θθθ265-+422θθθ(O)(Mn)(MnO)(HO)(H)pccpKcccccc四、计算题：1．A(g)→B(g)为二级反应。当A的浓度为0.050mol·L-1时，其反应速率为1.2mol·L-1·min-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：)A(2kcv（2）依据)A(2kcv，代入数据计算：2)05.0(2.1k得到minmolL480-1-1k=-1-1smolL8（3）依据)A(2kcv代入数据计算：)(4804.22Ac得到c(A)=0.0707mol.L-12．在1073K时，测得反应2NO(g)+2H2(g)===N2(g)+2H2O(g)的反应物的初始浓度和N2的生成速率如下表实验序号初始浓度/（mol·L-1）112sLmolN的初始速率生成c(NO)c(H2)12.00×10-36.00×10-31.92×10-321.00×10-36.00×10-30.48×10-332.00×10-33.00×10-30.96×10-3（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)=4.00×10-3mol·L-1，c(H2)=4.00×10-3mol·L-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：①1.92×10-3=k(2.00×10-3)x(6.00×10-3)y②0.48×10-3=k(1.00×10-3)x(6.00×10-3)y③0.96×10-3=k(2.00×10-3)x(3.00×10-3)y①÷②得4=2xx=2；①÷③得2=2y，y=1所以v=kc2(NO)c(H2)（2）k=8×104L2·mol-2·s-1（3）v=5.12×10-3mol·L-13．已知反应N2O5(g)===N2O4(g)+21O2(g)在298K时的速率常数为3.46×105s-1，在338K时的速率常数为4.87×107s-1，求该反应的活化能和反应在318K时的速率常数。解：1212a12lnTTTTREkk1511s1046.3K298kT1721s1087.4K338kT则：Ea=103.56kJ.mol-11511s1046.3K298kT?K31833kT代入公式1313a13lnTTTTREkk得k3=4.79×106s-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成反比，求牛奶变酸的活化能。解：tv1所以tk1，1244811211212ttttkk1212a12lnTTTTREkk)278K301K278K301(molKJ314.812ln11-aE则：Ea=75.16kJ.mol-15．已知反应2H2O2===2H2O+O2的活化能Ea=71kJ·mol-1，在过氧化氢酶的催化下，活化能降为8.4kJ·mol-1。试计算298K时在酶的催化下，H2O2的分解速率为原来的多少倍？解：ARTEklnln2a2①;ARTEklnln1a1②RTEEkk2aa12ln=298314.8840071000=25.27所以12kk9.4×1010即v2/v1=9.4×10106．在791K时，反应CH3CHO===C