【分析】无机及分析化学课后习题第三章答案供参考
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【关键字】分析
一、选择题
1.对反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 下列几种速率表达式之间关系正确的是( )。
A. B.
C. D.
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:
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)c1/2(Cl2),H2和Cl2浓度增大都增大一倍时,速率应该增大倍,即相当于2.8Υa。
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. 1.2×105倍
D.5×102倍
解:选C。依据阿仑尼乌斯指数式k = A·e,可得
5.某反应的速率常数为2.15 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) 2SO3(g)平衡常数为K1θ,反应SO2(g)+O2(g) SO3(g)平衡常数为K2θ。则K1θ和K2θ的关系为( )
A. K1θ=K2θ
B. K1θ=
C. 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)>0,且a+b>d+e,要提高A和B的转化率,应采取的措施是( )。
A. 高温高压
B. 高温高压
C. 低温高压
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
①2NO(g)+H2(g)===N2(g)+H2O2(g)(慢反应)
②H2O2(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1.1×10 - 4s-1, 在323 K 时的速率常数为5.5×10 -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 ,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 ,,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- 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-2(I )(HClO)v k c c =
由反应(1)可得平衡常数K =--(HClO)(OH )(ClO )c c c 所以 --(ClO )(HClO)(OH )
K c c c = 代入速率方程得:--
2-(ClO )(I )(OH )K c v k c c = 整理得: --2-(ClO )(I )(OH )c v K k c c = 令k 2K =k 所以--1-(I )(ClO )(OH )v kc c c -=
3.写出下列反应的平衡常数K θ的表示式。
(1)CH 4(g) + 2O 2
(g)
2(g) + 2H 2O(l) (2)MgCO 3
(s)
2(g) (3)NO(g) + 21O 2
(g) 2(g)
(4)2MnO 4-(aq) + 5H 2O 2(aq) + 6H +
(aq)
2+(aq) + 5O 2(g) + 8H 2O(l) 解:
(1)2θθ242θθ(CO )(CH )(O )p p K p p p p ⎛⎫ ⎪⎝⎭=⎛⎫⎛⎫ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭
(2)θ2θ(CO )p K p ⎛⎫= ⎪⎝⎭ (3)2θθ1/22θθ(NO )(O )(NO)p p K p p p p ⎛⎫ ⎪⎝⎭=⎛⎫⎛⎫ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭ (4)252+2θθθ265-+422θθθ(O )(Mn )(MnO )(H O )(H )p c c p K c c c c c c ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭
四、计算题:
1.A(g) → B(g) 为二级反应。当A 的浓度为0.050mol·L -1时,其反应速率为1.2 mol·L -1·min -1。(1)写出该反应的速率方程。(2)计算