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) A. dc(SO2)dt?dc(O2) dtNO(g) 2SO3(g) 下列几种速率表达式之间关系正确的是( )。

dt2dt B. dc(SO2)?dc(SO3)

2d td tC. dc(SO3)?dc(O2) D. d c(SO3)??d c(O2)

2dtdt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

v?dcAdcdcdc?B?Y?Z vAdtvBdtvYdtvZdt2．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. D.

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Υa。 3．测得某反应正反应的活化能Ea.正=70 kJ·mol-1，逆反应的活化能Ea.逆=20 kJ·mol-1，此反应的反应热为( )

A. 50 kJ·mol-1 B. -50 kJ·mol-1 C. 90 kJ·mol-1 D. -45 kJ·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=71 kJ·mol-1，加入Fe3+作催化剂后，活化能降到42 kJ·mol-1，加入

催化剂后反应速率为原来的（ ）。

A. 29倍 B. 1×103倍 C. ×105倍 ×102倍 解：选C。依据阿仑尼乌斯指数式k = A·e?EaRTk，可得2?ek1Ea?Ea21RT?e290008.314?298?1.2?105

5．某反应的速率常数为 L2·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v?kca(A)cb(B)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) ΔrHmθ>0，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) 的关系为( )

?A. K1θ＝K2θ B. K1θ＝K2 C. K2θ＝

?K12SO3(g) 平衡常数为K1，反应 SO2(g)+12O2(g) θ

SO3(g) 平衡常数为K2。则K1和K2

θθθ

D. 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+8H2O ΔrHmθ< 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 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) ?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)+H2(g)===N2(g)+H2O2(g) （慢反应） ② H2O2(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，Q < Kθ，所以平衡向正反应方向移动；对放热反应，提高温度，Q > Kθ，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Δn < 0时，增加压力时，平衡向正反应方向移动；当Δn >

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298 K时的速率常数为×10 - 4s-1， 在323 K时的速率常数为×10 -2s-1。则该反应的活化能是 ，303 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

解：根据阿仑尼乌斯指数式k = A·e?RT，，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。

??? IO 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---?Ea+ 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v?k2c(I)c(HClO)

--Kc(ClO) c(HClO)c(OH) 由反应（1）可得平衡常数K= 所以 c(HClO)?c(OH-)c(ClO-)-Kc(ClO-)-c(ClO) 代入速率方程得：v?k2c(I) 整理得： v?Kk2c(I) --c(OH)c(OH)-令k2K=k 所以v?kc(I-)c(ClO-)c?1(OH-) 3．写出下列反应的平衡常数Kθ的表示式。 （1）CH4(g) + 2O2(g) （2）MgCO3(s) （3）NO(g) + 1O2(g) 2CO2(g) + 2H2O(l)

MgO(s) + CO2(g)

NO2(g)

2Mn2+(aq) + 5O2(g) + 8H2O(l)

（4）2MnO4-(aq) + 5H2O2(aq) + 6H+(aq) 解：

?p(CO2)??pθ??p(CO2)???θθ（1）K? （2）K??? 2θ?p(CH4)??p(O2)??p??pθ??pθ?????25?p(NO2)??c(Mn2+)??p(O2)??pθ?????θθ??θcp????θK?（3） （4）K? 1/2265-+?p(NO)??p(O2)??c(MnO4)??c(H2O2)??c(H)??pθ??pθ???????θcθcθ??c????????四、计算题：

1．A(g) → B(g) 为二级反应。当A的浓度为·L-1时，其反应速率为 mol·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：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 =8 L?mol-1?s-1

（3）依据v?kc2(A) 代入数据计算：2.4?480?c2(A) 得到 c(A)=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 1 2 3 初始浓度 /（mol·L-1） 生成N2的初始速率mol?L?1?s?1 c(NO) ×10-3 ×10-3 ×10-3 c(H2) ×10-3 ×10-3 ×10-3 ×10-3 ×10-3 ×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)=×10-3 mol·L-1，c(H2)=×10-3 mol·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： ① ×10-3=k×10-3)x×10-3)y ② ×10-3=k×10-3)x×10-3)y ③ ×10-3=k×10-3)x×10-3)y

①÷②得 4 = 2x x=2 ； ①÷③得 2 = 2y ，y = 1 所以 v=kc2(NO)c(H2)

（2）k=8×104 L2·mol-2·s-1 （3）v=×10-3 mol·L-1

3． 已知反应 N2O5(g)=== N2O4(g)+1O2(g) 在298K时的速率常数为×105s-1，在338K时的速率常数为×107s-1，求该反应的活化能和反2应在318K时的速率常数。 解：

k2Ea?T2?T1???ln? ?k1R?T2T1?? 则：Ea=

?T1?298?K?5?1 k?3.46?10s?1?T1?338K?7?1 k?4.87?10s?2?T3?318Kk3Ea?T3?T1?T1?298K?? ? 代入公式 ln5?1 ?k1R??k3???k1?3.46?10s?T3T1得k3= ×10 s

6

-1

??? ?4．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。

1E?T2?T1?k11k?解：v? 所以 k? ， 2?t2?t1?48?12 ln2?a? ??1ttk1R?T2T1?k1t24t1 ln12?Ea301K?278K() 则：Ea= -1?18.314J?K?mol301K?278?5．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 kJ·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：lnk2??Ea2RT?lnA ①; lnk1??Ea1RT?lnA ②

k2Ea?Ea271000?8400? ln= = 所以k1RT8.314?298k2?k1×1010 即v2/v1=×1010

6．在791K时，反应 CH3CHO===CH4+CO 的活化能为190 kJ·mol-1，加入I2作催化剂约使反应速率增大4×103倍，计算反应在有I2存

在时的活化能。 解：lnk2??Ea2RT?lnA ①; lnk1??Ea1RT?lnA ②

k2Ea1?Ea2kln? 因为 2?4?103， k1RTk13 所以 lg(4?10)?190000??J?mol?1?Ea22.303?8.314J?K-1?mol?1?791K

则 Ea2=

7．已知下列反应在1362K时的平衡常数： （1） H2(g) + 1S2(g) 2（2） 3H2(g) + SO2(g) H2S(g) K1θ= H2S(g) + 2H2O(g) K2θ=×104

S2(g) + 4H2O(g) 在1362K时的平衡常数Kθ。

计算反应（3）4H2(g) + 2SO2(g) 解：目标方程式（3）可以这样重合得到：(3) = (2)×2-(1)×2

θ2?1.8?104?(K2)θ8? ∴K==×10 ??θ2(K1)0.8??28．在800K下，某体积为1L的密闭容器中进行如下反应 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) SO2(g)的起始量为 mol·L-1， O2(g)