大学化学习题与解答

习题与解答

1．下列说法是否正确？如不正确，请说明原因。 （1） 每种分子都具有各自特有的活化能。

答：不正确，活化能是活化分子所具有的最低能量与反应物分子平均能量 之差。（前提:发生化学反应；特点:活化能是个差值，是对化学反应而言的。）

（2） 影响反应速率的几个主要因素对反应速率常数也都有影响。

答：温度和催化剂同时影响反应速率和速率常数；浓度和压强只影响反应速率。 （3）如果某反应速率方程中每一反应物的级数，都与相应化学计量方程式 中的化学计量数相同，则该反应必是元反应。

答：否，例如H2+I2=2HI 速率方程为 v=kc（H2）c（I2），

曾经长期被认为是简单反应。但研究表明，此反应经历了两个步骤

c2(I)K?2c(I)cI?2I22① （快反应，可逆平衡）； ； (I)?K?c(I2)；

② H2?2I?2HI（慢反应，元反应）；

根据质量作用定律??k2?c(H2)?c(I)； [ 将c(I)?K?c(I2)带入 ]

得到其速率方程：??k2?c(H2)?K?c(I2)= k?c(H2)?c(I2) 虽然其速率方程看起来是元反应，但此反应是复杂反应。

（4）加催化剂不仅可以加快反应速率，还可影响平衡，也可使热力学认为 不能进行的反应自发进行.

答：否，加催化剂只改变反应速率，不能影响化学平衡，也不能改变反应方向。 （5）反应级数只能是0或正整数。

答：错，反应级数不仅可以为0或正整数，而且可以为小数或负数。 （6）所有化学反应速率都和温度成正比。

答：不对，多数化学反应符合Arrhenius公式，但是一部分化学反应速率与温度的关系比较复杂，甚至有些反应（例如NO+O2=NO2）与温度成反比。

（7）升高温度可以加快所有化学反应的速率。答：错 [见(6)]。

2．选择题（将正确答案的标号填入空格内）

（1）已知反应A + 2B = 2D的速率方程为v=kc（A）c2（B），则该反应（③） ① 是元反应 ② 是非元反应 ③ 应由实验确定 ④ 无法确定

答：（1）题的正确答案是③。

（2）升高温度可以增加反应速率，主要原因是（ ② ） ① 增加分子总数 ② 增加活化分子总数 ③ 降低反应的活化能 ④ 使反应向吸热方向进行

答：（2）题的正确答案是②。

（3）链反应的基本步骤有（ ② ），在链传递过程中，产生的自由基数目大于消耗掉的自由基数目的链反应是（ ④ ）。

① 链的引发，链的传递 ② 链的引发，链的传递，链的终止 ③ 直链反应 ④ 支链反应 答：（3）题的正确答案是②和④。

3．用锌和稀硫酸制取氢气，该反应的ΔrH为负值，在反应开始后的一段时间内反应速率加快，后来反应速率又变慢，试从浓度、温度等因素来解释此现象。

答：开始时，因为反应放热，使体系温度升高，加快反应了速率；随反应 物的消耗，其浓度下降，反应速率随之变慢。

4．反应 A（g）+ B（g）= 2D（g），ΔrH为负值，当达到化学平衡时，如改变下表中各项条件，试将其他各项发生的变化的情况填入表中：

改变条件 正反应速率

增加A的分压

增加压力

降低温度

使用催化剂

22

速率常数k正

增加A的分压

增加压力

降低温度

使用催化剂

答：

改变条件 正反应速率 速率常数k正

↗ —

— —

↘ ↘

↗ ↗

5．化学反应发生爆炸的原因是什么？H2和O2的混合物（2:1）的爆炸半岛图上为什么存在三个爆炸极限？

答。通常发生在自由基产生速率大于其销毁速率时，温度、压力和混合气体的组成都是影响爆炸的重要因素。在爆炸半岛图上，当压力处于第一与第二爆炸极限时，支链反应速率加快，自由基产生速率大于销毁速率而发生爆炸；当压力升至第二和第三爆炸区间时，自由基销毁速率大于产生速率，进入慢速反应区，不发生爆炸；当压力达到第三爆炸限以上时，发生的是热爆炸。

6．在660K时，反应2NO + O2 = 2NO2的有关实验数据如下表

---1-c（NO）/（mol·L1） c（O2）/（mol·L1） v（NO）/（mol·L·s1）

0.010 0.010 2.5×10-3 0.010 0.020 5.0×10-3 0.030 0.020 4.5×10-2 求：（1）反应的速率方程及反应级数 （2）速率常数k

-- （3）c（NO）= 0.035mol·L1，c（O2）= 0.025mol·L1时的反应速率。

xyv?kc(NO)?c(O2) 解：（1）速率方程通式可写作：

将各级浓度及相应反应速率数据代入上式，

可得 2.5×10-3 = k (0.01)x (0.01)y ①

5.0×10-3 = k (0.01)x (0.02)y ② 4.5×10-2 = k (0.03)x (0.02)y ③

由（1）、（2）可得y = 1，由（1）、（3）可得x = 2。将x =2, y = 1代入速率方程，可得v?k [c（NO）]2 [c (O2)]；反应级数为3级

（2）将y =1，x =2代入①②③中任意式， 可得 k = 2.5×10 3 ·mol·l-1·s-1 （3）将k值及浓度数据代入速率方程，

v = 2.5 × 103 × (0.035)2 × 0.025 = 7.6 × 10-2 mol·l-1·s-1

60277．放射性

Co所产生的强γ辐射，广泛用于癌症治疗。放射性物质的强度以“居里”

Co的半衰期为5.26a。

表示。某医院一个20居里的钴源，经一定时间后钴源的剩余量只有5.3居里。问这一钴源

6027已有多少时间了。已知

0.6930.693，可得，k??0.132a?12k5.26a解：此反应为一级反应，

ct??ktc将k = 0.132a-1 、c0 = 20居里、ct = 5.3居里， 代入ln0，

5.3则ln20= - 0.132 t； t = 10.06a

由t1?8． 某药物分解反应为一级反应，在37℃时，反应速率常数k为0.46h1， 若服用该药0.16g，

问该药在胃中停留多长时间方可分解90%。

-

ct??ktc解：将ct = ( 1- 90%) × 0.16 = 0.016g代入一级反应速率方程为ln0，，得

0.016ln0.16= － 0.46t ； t = 5h

9． 在500K时，硝基甲烷（CH3NO2）的半衰期是650s。试求该一级反应 的 （1）速率常数。

-- （2）硝基甲烷的浓度由0.05mol·L1减至0.0125mol·L1所需时间。 （3）继（2）之后1h硝基甲烷的浓度。

k?2解：（1）一级反应； （s -1）

（2）ct = 0.0125mol·L- 1, co = 0.05mol·L1代入一级反应速率方程，可得

0.6930.693??1.07?10?3t1650ct?0.0125lnc0ln0.05= －1.07×103 t ； t = 1300s

（或推论，反应由t = 2×2=1300s）

（3）继（2）以后，反应时间为t = 1300 +3600 = 4900（s）， 代入速率方程表达式，

0.05mol·L-1 减至

0.0125mol·L1经历两个半衰期，因此

t1ct得ln0.05= - 1.07×10 - 3×4900 ；

ct = 2.64×10 – 4

10．在稀的蔗糖溶液中（即水大量存在）发生下列反应：

C12H22O11（aq）+ H2O（l） 2C6H12O6（aq）

该反应为一级反应，若该反应的速率常数k为0.034h1，且蔗糖溶液的起始浓度为0.010

-1

mol·L， 试求：（1）蔗糖水解反应的起始速率；（2）5h后蔗糖的浓度。

解：（1）该一级反应的速率方程可写作v = k c（C12H22O11）

起始速率v = 0.034 × 0.010 = 3.4×10 - 4mol·L-1·s-1

-

ctclnt??0.034?50.01 （2）lnc0= - k t ct = 0.0084 mol·L-1

11．某病人发烧至40℃，使体内某一酶催化反应的速率常数增大为正常体

温（37℃）时的1.23倍。试求该催化反应的活化能。

ln解：由阿氏公式k = A·eEa/RT ， 可得

将T1 = 273 + 37 = 310K, T2 = 273 + 40 = 313K, k2 = 1.23k1 代入公式，有

k2EaT2?T1?()k1RT1T2

k2EaT2?T1?()k1RT1T2；

1.23k1Ea313?310?()?3310?313 8.314?10lnk1ln∴Ea = 55.70 kJ?mol -1

-12．反应2NOCl（g）= 2NO（g）+ Cl2（g）的活化能为101kJ·mol1，

---300K时，速率常数k1为2.80×105 L·mol1·s1，试求400K时的速率常数k2。

ln解：由

k2EaT2?T1?()k1RT1T2；

有

k2 = 0.698 L·mol-1·s-1

13；已知青霉素G的分解反应是一级反应，37℃时其活化能为84.8

--kJ·mol1，指前因子A为4.2×1012h1，试求37℃时该反应的速率常数k。

解：代入阿氏公式 k = A·e - Ea/RT得

lnk2101400?300?()?5?32.80?108.314?10300?400；

k?4.2?1012e?84.4/8.314?10?3?(273?37)

14．300K时，下列反应

H2O2（aq）= H2O（l）+ （1/2）O2（g）

---的活化能为75.3kJ·mol1。若用I 催化，活化能降为56.5kJ·mol1；若用酶

-–

催化，活化能降为25.1kJ·mol1。试计算在相同温度下，该反应用I催化及酶催化时，其反应速率分别是无催化剂时的多少倍？

解： 由Arrhenius公式，有k = A·e - Ea/RT

=7.2×10 –3 h-1

k(1?)用I- 催化时，

k(无)?ee?ee?Ea(1?)/RT75.3?56.5?Ea(无)/RT?e8.314?1075.3?25.1?3?3?300=1.9×103倍

k(酶)有酶催化时，

?Ea(酶)/RT?Ea(无)/RTk(无)?e8.341?10?300=5.5×108倍

第四章 溶液及溶液中的离子平衡

习题与解答

1．下列说法是否正确？如不正确，请说明原因。

（1） 物质的量浓度的优点是与温度无关，而质量摩尔浓度和物质的量分数 与温度有关。

答：否，（体积）物质的量浓度与温度有关，而质量摩尔浓度和物质的量分数浓度都与温度无关。 （2） 直链羧酸通式为CH3(CH2)nCOOH，当n值增大时，羧酸在极性溶剂 水中的溶解度变小，而在非极性溶剂如CCl4中的溶解度将增大。

答：对。 （3） 溶液的蒸气压随着溶解的质量的增加而增加。

答：错，溶液的蒸气压随所溶解的难挥发溶质的质量增加而降低，从而引起溶液的沸点上升和凝固点降低。对难挥发、非电解质的稀溶液，其蒸气压下降满足下式

*pΔp = ?x质

Δp：蒸气压下降值； Kp：凝固点降低常数，与溶剂的性质有关；

b：质量摩尔浓度。若溶质是易挥发的，则蒸气压上升。 （4） 由于海水和淡水的渗透压不同，所以海水和淡水鱼不能调换生活环 境，否则将会引起鱼体细胞的肿胀和萎缩，使其难以生存。

答：对。 （5） 在氢硫酸（H2S）中，H+(aq)和S2-（aq）浓度之比应为2:1。

答：否，H2S溶液中c（H+） >> c（S2-）, 这是因为氢离子浓度主要来自于一级解离，而S2-离子浓度近似等于其二级解离常数，而且Ka1 >> Ka2。 （6） 缓冲溶液是指在一定范围内溶液的pH不因稀释或外加酸（或碱）而 发生明显改变的溶液。