无机及分析化学课后习题第三章答案

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：

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，逆反应的活化能Ea.逆=20 kJ·mol，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EaRT-1

-1

k，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K1θ，反应 SO2(g)+12O2(g) SO3(g) 平衡常数为K2θ。则K1θ和K2θ

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：

1．根据阿仑尼乌斯指数式k = A·eRT，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，RT解：根据阿仑尼乌斯指数式k = A·e，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

Ea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+ 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θθcpθθ（3）K （4） K1/2265p(NO)p(O2)c(MnO-c(H2O2)c(H+)4)pθpθθθθccc四、计算题：

1．A(g) → B(g) 为二级反应。当A的浓度为·L时，其反应速率为 mol·L·min。（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

-1

-1

-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

5-17-1

3． 已知反应 N2O5(g)=== N2O4(g)+1O(g) 在298K时的速率常数为×10s，在338K时的速率常数为×10s，求该反应的活化能和反22应在318K时的速率常数。 解：

ET2T1kln2a 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ln  代入公式 51k1R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 1ttkRTTk1t24121t1 ln12Ea301K278K() 则：Ea=

8.314JK-1mol1301K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 ∴Kθ=

1.810(K)8

=×10 2(K)0.8 2SO3(g) SO2(g)的起始量为 mol·L-1， O2(g)

θ2θ12428．在800K下，某体积为1L的密闭容器中进行如下反应 2SO2(g) + O2(g)

的起始量为 mol·L-1，当80%的SO2转化为SO3时反应达平衡，求平衡时三种气体的浓度及平衡常数。 解：

2SO2(g) + O2(g) ====== 2SO3(g) 起始浓度/(mol∙L-1) 1 0 平衡浓度/ (mol∙L-1) (1-80%) 1-0.4280% ×80% = = =

所以 c(SO2)0.08molL1 ， c(O2)0.84molL1， c(SO3)0.32molL1

c2(SO3)0.322

Kc= 2 c(SO2)c2(O2)0.0820.84Lmol1因为压力平衡常数：Kp= Kc(RT)-1=[（×800）] （kPa）-1= （kPa）-1

所以标准平衡常数 Kθ=Kp(pθ)=Kc(RT)-1(pθ)= （kPa）-1 ×100 kPa =

9．在523K下PCl5按下式分解 PCl5(g) 衡，计算523K时反应的Kθ及PCl5分解率。 解：

PCl3(g)+C12(g) 将的PCl5置于2L密闭容器中，当有 PCl5 分解时，体系达到平

PCl5(g) ===== PCl3(g) + Cl2(g)

.7 起始浓度/(mol∙L-1) 02= 0 0 0.5 平衡浓度/ (mol∙L-1) 0.7= 2 因为pV=nRT 所以p=

θnRT=cRT V[p(PCl3/pθ)][p(Cl2/pθ)]c(PCl3)c(Cl2)]RT0.250.258.314523 Kθ27.18 θc(PCl5)0.1100[p(PCl5/p)]p0.35.01100%= % 0.35 2CO(g) 在1773K时Kθ＝×103，1273K时Kθ＝×102，计算:

10．反应 C(s) + CO2(g) θ

（1）反应的ΔrHm，并说明是吸热反应还是放热反应； （2）计算1773K时反应的ΔrGmθ （3）计算反应的ΔrSmθ。 解：

θθ8.314Jmol1K11773K1273K2.1103K2rHmT2T1-1θln （1） 由 lnθ= kJ·mol () rHm=2(17731273)K1.610K1RT2T1θ （2） rHm= lgKθ = × Jmol1K1×1773K×lg2100 = kJ·mol-1

θθrTmrGm(96620112760)Jmol-1118.1Jmol-1K-1 （3） rGrHTrS rST1773Kθmθmθmθm11．在763K时反应 H2(g) + I2(g) 实验序号 1 2 3

2HI(g) Kθ=，H2、I2、HI按下列起始浓度混合，反应将向何方向进行？

c(H2) / (mol·L-1) c(I2) /( mol·L-1) c(HI) / (mol·L-1) 2.002(1)θθ

解：K = Q1 = 0.060= > K = 反应逆向自发

(1)(0.400)12(0.50001)Q2 = 0.0960.300= < Kθ = ， 正向自发 (1)(1)022(1.1)Q3 = 0.0860.263≈ = Kθ = ， 平衡状态

(1)(1)12．Ag2O遇热分解 2Ag2O(s)4Ag(s) + O2(g)， 已知298K时Ag2O的ΔfHm= ·mol，ΔfGm= kJ·mol。求:

θ -1θ-1

（1）298K时Ag2O(s)-Ag体系的p(O2)；

（2）Ag2O的热分解温度（在分解温度时p(O2)＝100kPa）。 解：由题意可得Ag2O分解的化学反应吉布斯自由能变、焓变分别为

θθθθrGm2(fGm)= kJ·mol-1 ；rHm2(fHm)= kJ·mol-1 θθ（1）rGmRTlnK Kθp(O2)/pθ 21.RTlnp(O2)/pθ

Kθp(O2)/pθ0.00061 p(O2)= kPa

θθ11 T=298 K 则 rHm（2）因为当恰好分解，处于平衡状态时，p(O2)=100 kPa 所以Kθ=1 ，lnK21θK1RT1T2118.314Jmol1K11ln ， T2 = 470 K T2298K61.18kJmol10.0001611