《化学反应速率与化学平衡》习题答案

1、上海海洋大学基础化学习题答案熊振海化学反应速率与化学平衡习题答案1.合成氨原料气中氢气和氮气的体积比是 3： 1，除这两种气体外，原料气中还 含有其它杂质气体4% (体积分数)。原料气总压力为15195kPa计算氮、氢 的分压。解：设氮、氢的分压分别为Pi和p2，相应的体积为 V和v2，根据分压定律有：1ViX15195 = 3646.8(kPa)(1- 4%)笃 P总=1V2(1-4%)x4p2 =P总=4 X15195= 10940(kPa)V总1答：氮气和氢气的分压分别为 3646.8kPa和10940kPa=2. 660K时的反应：2NO+O2=2NO2, NO和O2的初始浓度c(NO

2、)和c(02)及反应初始速率v的实验数据如下：c(NO)/mol?L-1c(O2)/mol?L-1v /mol?L-1?s-10.100.100.0300.100.200.0600.200.200.240(1) 写出上述反应的速率方程，指出反应的级数。(2) 计算该反应的速率常数k值。(3) 计算c(NO)=c(O2)=0.15mol/L时的反应速率解：根据反应方程式，可设该反应的速率方程为：v = kcm(NO)cn(O2)分别将题目给出的数据代入以上速率方程得如下方程组:?0.030=k?0.10m?0.101?0.060=k?0.10m?0.2CT?0.240=k?0.20m?0.201

3、解方程组得到：m=2n=1k=30L2?mol-2?s-1因此：(1) 该反应的速率方程是：v = kc2(NO)c(O2)，反应级数为3级。(2) 该反应的速率常数k值为30 L2?mol-2?s-1(3) c(NO)=c(O2)=0.15mol/L 时的反应速率：v = kc2(NO)c(O2) =30 X0.152 X0.15=0.10(mol/L ?s)3. 已知乙醛的催化分解与非催化分解反应分别为 CHCHO=CHCOEa 催=136kJ/mol CHCHO=CHCOEa=190kJ/mol若反应与的指前因子近似相等，试计算300K时，反应的反应速率是反应的多少倍？解：设反应与的反应

4、速率分别为 k1和k2，根据阿伦尼乌斯公式：.k1Ea- Ea催ln -=-k2RT因此,.Ea- Ea催k1 =e RT : k2(190- 136)X000=e8.314X300=2.53X109答：反应的反应速率是反应的 2.53X09倍。4. 已知反应2NO2=2NO+O2在592K时速率常数k为0.498L/mol,在656K时k为4.74L/mol，计算该反应的活化能。解：设反应的活化能为Ea,根据阿伦尼乌斯公式：代入数据得:严=旦?空羊0.498 8.314?656 X592 ?解方程得：Ea = 1.1 X102 kJ ?mol答：该反应的活化能为1.1 X102kj ?mol

5、-1。6. 已知反应C2H5Br=C2H4+HBr，在650K时，速率常数k为2.0X10-3s-1,该反应的活化能Ea为225KJ/mol，计算700K时的k值解：根据阿伦尼乌斯公式：k1R ? T2i T) ?k2 = k1eR?T2Tl ?4上海海洋大学基础化学习题答案熊振海#上海海洋大学基础化学习题答案熊振海代入数据，得:电?TJ?k2 = kie R ?丁2丁1 ? = 2.0 X10-3225 X1000?700- 650 ?Xe? ?8.314? 700 X650 ?-2 -1=3.9 X10 s#上海海洋大学基础化学习题答案熊振海答: 700K时的速率常数为3.9X0-2s-1

6、7. 下列说法是否正确，简要说明理由。1）速率方程式中各物质浓度的指数等于反应方程式中各物质的计量数时，该反应即为基本反应。2）化学反应的活化能越大，在一定的条件下其反应速率越快。3）某可逆反应，若正反应的活化能大于逆反应的活化能，则正反应为吸热 反应。4）已知某反应的速率常数量纲为 L/mol ?，该反应为一级反应。5）某一反应在一定条件下的平衡转化率为25.3%，当加入催化剂时，其转化率大于25.3%。6）升高温度，使吸热反应速率增大，放热反应速率降低。答：1）错误，复杂反应速率取决于定速步骤，该步骤速率方程式中各物质浓 度的指数有可能等于反应方程式中各物质的计量数。2）错误，正好相反。3

7、）正确。4）错误。5）错误。6）错误。8. 已知某反应的活化能为40kJ/mol，反应由300K升至多高时，反应速度可增加99倍？解：设温度升至T时，反应速度可增加99倍，则根据阿伦尼乌斯公式：t2s3?巳Rt2代入数据得:ln 9 = 40X1000?18.314 ? 300T ?解方程得：T=420.8K9. 反应 2NO（g）+Br2（g）=2NOBr（g），其机理如下：（1） NO（g）+Br2（g）=NOBr2（g）（慢）（2） NOBr2（g）+NO（g）=2NOBr（g）（快）将容器体积缩小为原来的1/2时，反应速度增加多少倍？解：根据该反应的反应机理知，该反应的速率公式为：v

8、= kc(NO)c(Br2)2倍，也K也增大将容器的体积缩小为原来的1/2，则各物质的浓度均增加为原来的 即，反应速度增加为原来的4倍，增加3倍。11. 判断题（对的记”2,错的记”乂”1）质量作用定律适用于基元反应，也适用于非基元反应。2）零级反应的速率为零。3）活化能随温度的升高而减小。4）反应级数愈高，则反应速率受反应物浓度的影响愈大。5）速率常数取决于反应的本性，也与温度和催化剂有关。6）合成氨是放热反应，升温正反应速率常数 k增大，平衡常数 答：错误；错误；正确；正确；正确；错误。12. 写出下列反应的标准平衡常数表达式。1) BaSO4(s) = Ba2+ (aq) + SO；-

9、(aq)2) Zn(s) + CO2 (g) = ZnO (s) + CO (g)3) Ac-(aq)+ H2OQ) = HAc (aq) + OH - (aq)4) Mg (s) + 2H + (aq) = Mg 2+ (aq)+H 2(g)解：1) K 0 =Ba2+hSO：-hHAcrOH-r3)2) K 0 = Pr(CO)/Pr(CO2)Ac- h4) KMg2+hH2hPF)?rHm 013. 已知下列反应:C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2 (g)在反应达到平衡后再进行如下操作时，平衡怎样移动?1）升高反应温度2）增大总压力3）增大反应器容积4）加入催化剂答：1

10、） ?rHm 0，升温后，Qt不变，K 增大，因此反应正向移动；2）增大总压 力，则各组分分压同比例增加，由于生成物分子数更多，因此Qt增大，K不变, 反应逆向移动；3）增大反应器容积，总压力减小，因此 Qt减小，K。不变，因此 反应正向移动；4）加入催化剂只能改变反应速率，不能改变反应平衡。14. 已知下列反应的标准平衡常数:K1 = 1.76 X10-5K2 =1.77 X10-5K3 =1.0 X10-14+ -1) HAc = H +Ac2) NH3 +H2O = NH4 +OH-3) H2O = H+ +OH-求反应4） NH3 + HAc = NH ； + Ac-的标准平衡常数是多

11、少?解：四个反应之间的关系：+-的标准平衡常数:Kk9K=1.76 X10-5 X1.77 X10-5=1.0 X10-14= 3.1 X10416. HI的分解反应为2HI（g）=H2（g）+l2（g），开始时，HI（g）的浓度为1mol/L，当达 到平衡时有24.4%HI发生了分解，若将分解率降低到10%,其他条件不变时， 碘的浓度应增加多少？解：该反应的平衡常数表达式为：妙2冋2)c2(HI)9上海海洋大学基础化学习题答案熊振海由于其他条件不变时，平衡常数不变，因此，设分解率降低后的12浓度为c,则:解方程得:c=0.37mol/L1 X24.4% X1 X1 X24.4% X12 2

12、=2(1- 24.4%)10% X 啥+10%2(1- 10%)?9?M218.水的分解反应为2H2O（g）=2H2（g）+O2（g），在1227T和727E下反应的标准平衡常数K 9分别为1.9X10-11和3.9X0-19，计算该反应的反应热？rH ；。解：根据化学反应温度与平衡常数的关系：心=?叫?1K,2.303R? TT2? ?,? TT2 ? K:?rHm =2.303R?T2TT?lgK：得:?rH； = 2.303R?丁2 - T= 263(kJ7mol_1)ccccwc一、/?1227 X727? 1.9 X0 11 =2.303X8.314 X?lg?1227- 727? 3.9 X0-1920.已知水在373K时汽化焓为40kJ