无机及分析化学课后习题第三章答案

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一、选择题

1.对反应 2SO 2(g)+O 2NO(g)

3(g ) 下列几种速率表达式之间关系正确的是( )。

A. dt

dc dt

c )O ()

SO (d 22=

B. t

c t

c d 2)SO (d d )SO (d 32=

C. t

c t

c d )O (d d 2)SO (d 23= D 。 32d (SO ) d (O )2d d c c t

t

=-

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:

A B Y Z A B Y Z νννν---⋅⋅⋅=⋅⋅⋅++

t

v c

t v c t v c t v c v d d d d d d d d Z Z Y Y B B A A ====

2.由实验测定,反应 H 2(g )+Cl 2(g )===2HCl(g) 的速率方程为v =kc (H 2)c 1/2(Cl 2) ,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 (H 2)c 1/2(Cl 2),H 2和Cl 2浓度增大都增大一倍时,速率应该增大22倍,即相当于2。8Υa。 3.测得某反应正反应的活化能E a.正=70 kJ·mol -1,逆反应的活化能E a 。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 = E a ,正- E a,逆 。

4.在298K 时,反应 2H 2O 2===2H 2O+O 2,未加催化剂前活化能E a =71 kJ·mol —1,加入Fe 3+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 RT

E a

-

,可得5298

314.8290001

2102.1e

e

2

1

⨯===⨯-RT

E E a a k k

5.某反应的速率常数为2。15 L 2·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(A)(B)a b v kc c =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 )+Cl 2(g )===2NOCl (g ) 的速率方程为v =kc 2(NO )c (Cl 2).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 N 2(g )+O 2(g)===2NO(g ) Δr H m θ>0,当升高温度时,K θ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 2SO

2(g)+O 2(g )3(g) 平衡常数为K 1θ,反应 SO 2(g)+21O 2(g )3(g) 平衡常数为K 2θ。则K 1θ

和K 2θ的关系为( )

A 。 K 1θ=K 2θ B. K 1θ=θ

2K C. K 2θ=

θ

1

K D 。 2K 1θ=K 2θ

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 2MnO 4-+5C 2O 42-+16H +===2Mn 2++10CO 2+8H 2O Δr H m θ< 0,欲使KMnO 4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C 2O 42-浓度

解:选B 。欲使KMnO 4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 a A (g ) + b B (g )D (g) + e E (g) θ

m r H ∆

>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)+2H 2(g )===N 2(g)+2H 2O(g ) 的反应历程为 ① 2NO(g)+H 2(g )===N 2(g )+H 2O 2(g) (慢反应) ② H 2O 2(g)+H 2(g )===2H 2O (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 (H 2)c 2(NO ) ,此反应为 3 级反应.

2.已知基元反应 CO(g )+NO 2(g )===CO 2(g )+NO(g) ,该反应的速率方程为 v =kc(CO)c(NO 2) ;此速率方程为 质量作用 定律

的数学表达式,此反应对NO 2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 〈 K θ

,所以平衡向正反应方向移动;对放热反应,提高温度,Q > K θ

,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 PCl

53(g)+Cl 2(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K θ值 不变 ,如温度改变使化学平

衡发生移动,此时K θ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 RT E a

-,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 E a

-,,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 - −−→−-

OH

IO — + Cl — 其反应历程为

(1)ClO - + H 2O === HClO + OH — (快反应) (2)I - + HClO === HIO + Cl - (慢反应) (3)HIO + OH — === H 2O + 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 -=