无机与分析化学课后习题第三章答案.docx
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无机与分析化学课后习题第三章答案
一、选择题
22
(g)
NO(g)
3
下列几种速率表达式之间关系正确的是()。
1.对反应2SO(g)+O
2SO(g)
A.dc(SO2)
dc(O2)
B.
dc(SO2)
dc(SO3)
dt
dt
dt
2dt
C.
dc(SO3)dc(O2)
D.
dc(SO)3
dc(O)
2
2dt
dt
2dt
dt
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:
AA
BB
YY
ZZ
dcA
dcB
dcY
dcZ
v
vBdt
vYdt
vZdt
vAdt
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.2v
B.4v
C.2.8v
D.2.5v
解:
选C。
依据化学反应的速率方程
υ=kc(H2
1/2
2
)
,
H
2和
Cl
2浓度增大都增大一倍时,速率应该增大
2
2
倍,即相当于
Υa。
)c(Cl
2.8
.测得某反应正反应的活化能
a.正
=70kJmol·
-1,逆反应的活化能
Ea.逆
·
-1,此反应的反应热为()
3
E
=20kJmol
·-1
B.-50kJmol·-1
C.90kJmol·-1
D.-45kJmol·-1
A.50kJmol
解:
选A。
依据过渡态理论,反应热可以这样计算:
Q=Ea,正-Ea,逆
。
.在
时,反应
22
2
2,未加催化剂前活化能
a
-1,加入Fe3+作催化剂后,活化能降到
42kJmol·-1,加入
4298K
2HO
===2HO+O
E=71kJmol·
催化剂后反应速率为原来的(
)。
A.29倍
B.1×103倍
C.1.210×5倍
D.5×102倍
Ea
,可得k2
Ea
1
Ea
2
29000
1.2105
解:
选
C
。
依据阿仑尼乌斯指数式
e
RT
e8.314
298
·RT
k=Ae
k1
.某反应的速率常数为
2
-2
-1,该反应为(
)。
5
2.15L
·mol
·min
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v
a
b
-11-a-b
-1
,
kc
(A)c
(B)则其速率常数k的单位的通式可写成:
(mol·L)
s·
反推可以得到为三级反应。
6.已知反应
2
2
2
。
故该反应()
2NO(g)+Cl(g)===2NOCl(g)
的速率方程为v=kc(NO)c(Cl)
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。
.已知反应
2
2
(g)===2NO(g)
r
H
mθ
K
θ将(
)。
7
N(g)+O
>0,当升高温度时,
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。
.已知反应
2
2
3
平衡常数为
θ
1
2
3
平衡常数为
θ
θθ
K
1,反应SO2
2
(g)
K
2。
则K1和K2
8
2SO(g)+O(g)
2SO(g)
(g)+
O
SO(g)
的关系为(
)
θ
θ
θ
θ
θ
θ
A.K1=K2
B.K1
=K2
C.K2=K1
D.2K1=K2
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
2MnO
-
2-
+16H
+
===2Mn
2+
+10CO2+8H2O
θ
(
)。
4
+5C2O4
rHm<0,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
24
2-浓度
D.增加CO
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)rHm>0,且a+b>d+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
①
2NO(g)+H
2(g)===N2(g)+H2O2(g)
(慢反应)
②
H22
2
2
(快反应)
O(g)+H
(g)===2HO(g)
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
2
,此反应为
3
级反应。
)c(NO)
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。
.增加反应物的量或降低生成物的量,
θ
θ
Q ,所以平衡向正反应方向移动;对放热反应,提高温度, Q>K,所以平衡向逆 5 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,平衡向正反应方向移动;当 n> 1时,增加压力时,平衡向逆反应方向移动。 7.在气相平衡 PCl(g) PCl (g)+Cl (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 5 3 2 保持温度,压力不变,充入惰性气体,平衡将向 右移动。 .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 8 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 × -4-1 ,在323K时的速率常数为5.5×10-2-1 。 则该反应的活化能是 ,303 1.1 10 s s K时的速率常数为 。 三、简答题: Ea 1.根据阿仑尼乌斯指数式k=A·eRT,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? Ea, 解: 根据阿仑尼乌斯指数式k=A·eRT,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- OH IO - +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vkc(I-)c(HClO) 2 - Kc(ClO - ) 由反应 (1)可得平衡常数K=c(HClO) c(OH) 所以 c(HClO) -) c(ClO -) c(OH 代入速率方程得: v - Kc(ClO-) 整理得: -c(ClO-) k2c(I ) vKk2c(I) c(OH-) c(OH-) 令k2K=k 所以vkc(I-)c(ClO-)c1(OH-) 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)+ 21 2 2 (g) O(g) NO (4)2MnO - 2 2 + 2+ 2 2 4 (aq)+6H(aq) 2Mn O(l) (aq)+5HO (aq)+5O(g)+8H 解: p(CO2) (1) K θ pθ () K θ p(CO2) p(CH4) p(O2) 2 2 pθ pθ pθ p(NO 2) 2+ 2 5 c(Mn )p(O2) pθ (3)Kθ 1/2 (4)Kθ cθ pθ 6 p(NO) p(O2) 2 5 c(H+ c(MnO-4) c(H2O2) ) pθ pθ cθ cθ cθ 四、计算题: . → 为二级反应。 当 的浓度为 -1 -1 -1 。 (1)写出该反应的速率方程。 (2)计算 A(g) B(g) A · 时,其反应速率为1.2molL·· 1 0.050molL min 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: v kc2(A) (2)依据v kc2(A) ,代入数据计算: 1.2 k(0.05)2 得到 k 480L mol-1 min-1 =8L mol-1s-1 (3)依据v kc2(A) 代入数据计算: 2.4 480 c2(A) 得到c(A)=0.0707mol.L-1 2.在1073K时,测得反应 实验初始浓度序号c(NO) 12.00×10-3 21.00×10-3 32.00×10-3 2NO(g)+2H 2 (g)===N (g)+2HO(g) 的反应物的初始浓度和N 的生成速率如下表 2 2 2 /(mol·L-1) 生成N2的初始速率 c(H2) mol L1s1 6.00×10-3 1.92×10-3 6.00×10-3 0.48×10-3 3.00×10-3 0.96×10-3 (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 -1 ,c(H × -3 -1 时,计算该反应在 1073K时的反应速率。 (3)当c(NO)=4.00×10 · · molL 2 )=4.0010 molL 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)y ② 0.48×10-3=k(1.0010×-3)x(6.00 10×-3)y ③ 0.96×10-3=k(2.0010×-3)x(3.00 10×-3)y ①÷②得4
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- 无机 分析化学 课后 习题 第三 答案