第三章化学平衡和化学反应速率

1第三章化学平衡和化学反应速率1．（1）已知298K时，反应ICl(g)12I2(g)+12Cl2(g)的312.210K。试计算：①2ICl(g)I2(g)+Cl2(g)的2K，②I2(g)+Cl2(g)2ICl(g)的3K。答：2K=(1K)2=4.8410-63K=1/2K=2.07105（2）已知某温度时反应H2(g)+S(g)H2S(g)的311.010K；反应S(g)+O2(g)SO2(g)的625.010K，试计算：H2(g)+SO2(g)H2S(g)+O2(g)的3K。答：3K=12KK=2002．某温度时，反应Fe3O4(s)+4H2(g)3Fe(s)+4H2O(g)，开始时用氢1.6g和过量的Fe3O4在密闭容器中作用达至平衡后，有铁16.76g生成，求此反应的标准平衡常数K。答：消耗H2：16.674563＝0.4mol生成H2O:0.4molK=22HOHPPPP==22HOHRTvPRTvPnn=13．碳酸氢钠的热分解反应2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)。在125℃时，K=0.253，求此温度下，CO2（g）和H2O（g）的平衡分压。答：K=(2COPP)·(2HOPP)因为2COP=2HOP所以2COP=2HOP＝0.253101325Pa=50966Pa=5.1×1044．利用附录二中的热力学数据，计算反应SO2(g)+12O2(g)SO3(g)，在298K时的rmG和K。答：rmG=rmG(SO3,g)－rmG(SO2,g)=-371.08－(-300.19)=70.86kJ·mol-1rmG=-2.303RTlgKK=2.56510125．将纯氨气装入密闭容器中，在400℃、1MPa下达至平衡，测得有98%（体积）的氨分解。试计算氨分解反应在该温度下的标准Gibbs函数rmG。答：假设有100体积的氨，则最后生成49体积氮气，98体积氢气，剩余2体积氨气由于33NHNHPPvv22NNPPvv22HHPPvv2故K=223HNNHPPPPPP=3214740049400()19810198102400()19810=1.39106rmG=-2.303RTlgK=-11.057kJ·mol-16．某温度下，反应H2(g)+I2(g)2HI(g)达到平衡时，测得系统中c(H2)=0.5mol·L-1，c(I2)=0.5mol·L-1，c(HI)=1.23mol·L-1。如果在此时从容器中迅速抽出HI（g）0.6mol·L-1。平衡将向何方移动？求再次平衡时各物质的浓度。答：平衡向正反应方向移动22(0.632)(0.5)xx=21.230.50.5解得x=0.1345mol所以达到新平衡状态时c(H2)=c(I2)=0.3655=0.37mol·L-1c(HI)=0.899=0.90mol·L-17．反应PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)达到平衡时，改变下列条件，对平衡有何影响：（1）加入Cl2(g)；（2）除去PCl3(g)；（3）加入PCl5(g)；（4）加压减小容器体积。答：(1)向正反应方向移动（2）向逆反应方向移动（3）向逆反应方向移动（4）向正反应方向移动8．反应2Cl2(g)+2H2O(g)4HCl(g)+O2(g)，rmH=113kJ·mol-1，在400℃时达到平衡，试估计下列变化将如何影响Cl2的物质的量；（1）温度升至500℃；（2）加入氧气；（3）除去容器中的水气；（4）增大容器的体积。答：（1）向正反应方向移动（2）向逆反应方向移动（3）向逆反应方向移动（4）向逆反应方向移动9．25℃时在溶液中进行的反应：224282ISO2I2OS，现将有关数据列表如下：实验序号S2O82-的起始浓度/mol·L-1I-的起始浓度/mol·L-1起始速率，I2浓度的增加/mol·L-1·min-111.0×10-41.0×10-20.65×10-622.0×10-41.0×10-21.30×10-6（1）写出上述反应的速率方程式；（2）该反应为几级反应，是否为元反应？（3）计算速率系数k。答：(2)v=k·c(228SO)c2(I)(2)三级反应是元反应（3）k(2.0×10-4)×(1.0×10-2)2=1.30×10-6k=65L2·mol-2·min-110．某反应A→B，当c(A)=0.200mol·L-1，其反应速率为0.005mol·L-1·s-1。试计算在下列情况下，反应速率系数各为多少？（1）反应对A是零级（2）反应对A是一级答：(1)v=k=0.005mol·L-1·s-13(2)v=kck=0.025s-111．零级反应A→B+C，如A物质的起始浓度为0.36mol·L-1，在1h内完全分解，试求该反应以s-1为单位表示的速率常数。答：v=kk=0.36/3600=1×10-4mol·L-1·s-112．一级反应A→B+C，已知A的物质的起始浓度为0.50mol·L-1，速率常数13103.5sk，试求：（1）反应进行3min后，A物质的浓度；（2）该反应的半衰期。答：(1)lg0.5x=2.303ktlg0.5x=35.3101802.303x=0.2molA物质的浓度为0.2mol(2)t1/2=30.6935.310=130.7s13．某反应在700K时，其速率系数0105.01kL·(mol·s)-1，若活化能为188kJ·mol-1，求该反应在800K时的速率系数2k。答：2k=1k12aaEERTRTe=1k2112()aETTRTTe＝0.0105×1188000(800700)8.314700800e＝0.593314．乙醛的分解反应CH3CHO→CH4+CO，在538℃时，79.01kL(mol·s)-1，592℃时，95.42kL（mol·s）-1，计算反应的活化能。答：1k1aERTe2k2aERTe21kk＝12aaEERTRTe4.950.79＝8.3148118.314865aaEEeE2=203.8kJ·mol-115．低温下反应CO（g）+NO2(g)→CO2(g)+NO(g)的速率方程是：22(NO)kc，试问下列哪个反应机理与该方程式一致：（1）元反应：CO+NO2→CO2+NO（2）2NO2===N2O4（快）；N2O4+2CO→2CO2+2NO（慢）（3）2NO2→2NO+O2（慢）2CO+O2→2CO2（快）答：反应（3）的反应机理与所给方程一样16．已知反应)g(O2)g(O2，在298K时，1rm460kJmolG，试计算该反应的标准平衡常数K。答：rmlnGRTKlnK=rmGRT=4600008.314298K=2.3×10-8117．O3的分解反应为一级反应：)g(O)g(O)g(O23，298K时的反应速率常数126103sk，计算O3分解的半衰期。答：t1/2=0.693k=260.693310=2.31×1025s18．已知反应)g(NO2)g(O)g(NO222的1rm114.1kJmolH，试问下列情况下，NO2在平衡时的产率和反应速率将如何变化：4（1）增加总压；（2）提高反应温度；（3）加入催化剂（4）增加NO2的浓度。答：（1）产率降低反应速率增加（2）产率降低反应速率增加（3）产率不变反应速率增加（4）产率降低反应速率增加19．放射性6027Co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Ci（居里）表示。某医院一个20Ci的钴源，经一定时间后钴源的剩余量只有5.3Ci。问这一钴源用了多少时间？已知6027Co的半衰期为5.26a。答：由于：t1/2=0.693k所以k＝1/20.693t又：lg(0tcc)=2.303ktt=2.303lg(0tcc)/k=10.08a20．某药物分解反应为一级反应，在37℃时，反应速率系数k为0.46h-1，若服用该药0.16g，问该药在体内停留多长时间方可分解90%？答：由于：lg(0tcc)=2.303kt故：lg(10.1)=0.462.303t他＝5.0h21．在500K时，硝基甲烷（CH3NO2）分解反应的半衰期是650s。试求该一级反应的（1）反应速率系数。（2）硝基甲烷的浓度由0.05mol•L-1减至0.0125mol•L-1所需的时间。（3）继（2）之后1h硝基甲烷的浓度。答：(1)t1/2=0.693kk=1/20.693t=1.066×10-3s-1(2)lg(0tcc)=2.303ktlg(0.050.0125)=-31.066102.303tt=1.3×103(3)lg(0tcc)=2.303ktlg(0.05tc)=-31.0661036002.303ct=0.001mol·L-122．已知青霉素G的分解反应是一级反应，37℃时其活化能为84.8kJ•mol-1,指前因子A为4.21012h-1，试求37℃时该反应的速率系数k。5答：aERTkAe84800128.3143104.210ke=2.16×10-26h-123．300K时，反应22HO(aq)H2O(l)+12O2(g)的活化能为75.3kJ•mol-1。若用I-催化，活化能降为56.5kJ•mol-1；若用酶催化，活化能降为25.1kJ•mol-1。试计算在相同温度下，该反应用I-催化及酶催化时，其反应速率分别比无催化剂时提高了多少倍？答：由于：aERTkAe则：Ikk＝,aaIEERTe＝75300565008.314300e=1877kk酶=,aaEERTe酶=75300251008.314300e=5.507×108