化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率學(xué)習(xí)資料

1、第3章化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率【3-1】寫出下列反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達式(1) 2”O(jiān)5(g)4NO2(g)+O2(g)(2) SiCl4(l)+2H2O(g)SiO2(s)+4HCI(3) CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)(4) ZnS(s)+2H+(aq)Zn2+(aq)+H2s(g)解：(1)K4，、(PNO2/P)(PO2/P)(Pn2c5/p)(2)K(Phci/P)4、2(Csici4/c)(Ph2o/p)(3)KPco2/P(4)K(Czn2/C)(Pes/P)0/C)2【3-2】尿素CO(NH2)2(s)的AfG。=-197.15kJmoI-1,其他物質(zhì)fG。的查附錄二

2、。求下列反應(yīng)在298K時的K°：CO2(g)+2NH3(g)H2O(g)+CO(NH2)2(s)解：rG=-197.15+(-228.6)-2(-16.5)-(-394.4)=1.65(kJ/moI)1.65103=-8.314298InK,K=0.514【3-3】673K時，將0.025moICOCI2(g)充入1.0L容器中，當(dāng)建立下列平衡時:COCI2(g)CO(g)+CI2(g)K°o0.042有16%COCI2解離。求此時的(0.0250.16RT)2/(p)20.025(10.16)RT/pp=101.3kPa,R=8.314J/(moIK)【3-4】298K時

3、，向1.00L燒瓶中充入足量的N2O4,使起始壓力為100kPa,一部分N2O4分解為NO2,達平衡時總壓力為116kPa,計算如下反應(yīng)的K°:N2O4(g)2NO2(g)。解：ri)10010.08.3142980.404(moI)，11610.08.3142980.468(moI)2(0.4680.404)RT2K100(20.4040.468)RT0.0168.3142980.120.34010.0101.310.0【3-5】反應(yīng)：H2(g)+|2(g).2HI(g)在628K時K°=54.4?，F(xiàn)于某一容器內(nèi)充入H2和|2各0.200mol,并在該溫度下達到平衡，求I

4、2的轉(zhuǎn)化率。解：設(shè)達到平衡時，消耗H2和|2各xmol。(2x)2544-2,7.38(0.200-x)=2x,1.48-7.38x=2x,x=0.157(mol)(0.200x)0.1570.200=0.786=78.6%【3-6】乙烷脫氫反應(yīng)C2H6(g)-ZC2H4(g)+H2(g),在1000K時K°=0.90。試計算總壓力為150kPa時乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率。解：設(shè)起始時刻乙烷為Amolo達到平衡時，若乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率為x,則此時乙烷為A(1-x)mol,一一一2090(150101.3)xu.u(1x)(1x)x=0.61乙烯為xmol,氫氣為xmol。因此，有：x2(150

5、p)20.901x1x150p1x【3-7】已知反應(yīng)2NaHCO3(s)*Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)在125c時K0=0.25?，F(xiàn)在1.00L燒瓶中盛放10.0gNaHCO3,加熱至125c達平衡。試計算此時：(1)CO2和H2O的分壓；(2)燒瓶中NaHCO3和Na2CO3的質(zhì)量；(3)如果平衡時要使NaHCO3全部分解，容器的體積至少多大？解：(1)=k；=50kPa;(2)7.5g,1.6g;(3)3.9L【3-8】已知反應(yīng)2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)在700K時K0=1.5X0-5。某反應(yīng)系統(tǒng)起始分壓SO2為10kPa,O2為55kPa,求平衡時各氣體分

6、壓。解：為%=0.055kPa,%入=10kPa,為50kPa(提示：因K?1,平衡強烈地向逆方向移動，可先假設(shè)SO2先全部變成SO3)【3-9】將乙醇和乙酸混合后，發(fā)生如下的酯化反應(yīng)：C2H50H(l)+CH3COOH(l)=CH3COOC2H5(l)+H2O(l)此反應(yīng)可看作理想溶液反應(yīng)。在298K時，若將2.0molC2H50H與2.0molCH3COOH混合,2、平衡時各種物質(zhì)有一變?yōu)樯晌?。今?38克C2H50H與120克CH3COOH在298K時混合，試問3平衡混合物中有多少CH3COOC2H5生成?2解：K語24'2x(3x)(2x)設(shè)：平衡時生成xmolCH3COOC

7、2H5。4,4(6-5x+x2)=x2,3x2N0x+24=020400288x1.57(mol),1.5788=138(g)【3-10】已知在298K時,(1)2N2(g)+O2(g)-2N2O(g)Ki°=4.8M0-37(2)N2(g)+2O2(g)2NO2(g)K2°=8.8M0-19求2N2O(g)+2O2(g)-4NO2(g)的K°。解：2N2O(g)+3O2(g)=4NO2(g)為(3),貝U(3)=2(2)-(1)(K2)2(8.81019)2K14.810377.710374.810371.6【3-11】反應(yīng)2cl2(g)+2H2O(g),一4H

8、Cl(g)+O2(g)rH114.4kJmol溫度小艾,體積小艾)？(1)增大容器體積n(H2O)(2)加O2n(H2O)(3)加O2n(O2)(4)加O2n(HCl)(5)減小容器體積n(Cl2)(6)減小容器體積P(Cl2)(7)減小容器體積K°(8)升高溫度K°(9)升高溫度P(HCl)(10)力口N2n(HCl)(11)加催化劑n(HCl)當(dāng)該反應(yīng)達到平衡后，進行左邊所列的操作對右邊所列的數(shù)值有何影響(操作中沒有注明的，是指解：(1)水的摩爾數(shù)減少(2)水的摩爾數(shù)增加(3)平衡向左移動，氧的摩爾數(shù)的變化取決于平衡移動所消耗的氧氣和加入氧氣的相對量。(4)氯化氫的摩爾

9、數(shù)減少(5)氯氣的摩爾數(shù)增加(6)氯氣的分壓增大(7) K不變(8) K減小(9) p(HCl)增高(10) n(HCl)不變(理想氣體)；(11) n(HCl)減少(真實氣體)(12) n(HCl)不變【3-12】已知反應(yīng)CaCO3(s)一jCaO(s)+CO2(g)在1123K時K0=0.489。試確定在密閉容器中，在下列情況下反應(yīng)進行的方向:(1)只有CaO和CaCO3；(2)只有CaO和CO2,且p(CO2)=30kPa；(3)只有CaCO3和CO2,且p(CO2)=100kPa；(4)只有CaCO3,CaO和CO2,且p(CO2)=100kPa。解：(1)向右；(2)不變；(3)不變

10、；(4)向左【3-13】25c時下列反應(yīng)達平衡PCl3(g)+Cl2(g)-»PCls(g)rG0=-92.5kJmol-1如果升高溫度，p(PCl5)/p(PCl3)比值如何變化？為什么？解：變小(提示:應(yīng)先判斷此反應(yīng)是吸熱還是放熱)【3-14】已知反應(yīng)N2(g)+3H2(g),2NH3(g),在500K時K°=0.16。試判斷在該溫度下,10L密閉容器中充入N2,H2和NH3各0.10時反應(yīng)的方向。解：Pn20.18.3145001041.6(kPa),PH20.18.3145001041.6(kPa)PNH3。18.3145001041.6(kPa)(Pnh3p)2(

11、p)2(Pn2P)(Ph2P)3(41.6)2解：K(Ppci3P)(Pci2P)1.32RTPpci5p0.7Vp1.328.3147000.710101.314。5.9>0.16,平衡向左移動(即反應(yīng)逆向進行)【3-15】PCl5熱分解反應(yīng)式為PCl5(g)一PCl3(g)+Cl2(g),在10L密閉容器內(nèi)充入2.0molPCl5,700K時有1.3mol分解，求該溫度下的K°。若在該密閉容器中再充入1.0molCl2,PCl5分解百分率為多少？設(shè)：分解分?jǐn)?shù)為x,貝U：2x(12x)8.314700142(1x)10p2x(1+2x)=4.87(1-x),4x2+6.87x

12、-4.87=06.876.872444.87x0.54o8【3-16】反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)在317K時K°=1.00。分邊計算總壓力為400和1000時N2O4的解離百分率，并解釋計算結(jié)果。解：設(shè)離解百分率為x。2x、2t400(-)/p1.001x,1-x2=15.8x2,x=0.2441x2xo1000()2/p1.001x,1x2=39.5x2,x=0.1571X1 X由于1摩爾四氧化二氮分解成2摩爾二氧化氮，所以增加壓力不利于四氧化二氮的分解，而導(dǎo)致其分解百分率下降?！?-17】已知反應(yīng)CO(g)+H2(g)r-CO2(g)+H2(g)在749K時K°=

13、6.5,若將90%CO轉(zhuǎn)化為CO2,問CO和H2O要以怎樣的物質(zhì)的量比混合？解：設(shè)初始混合物中CO和H2O的摩爾比為1:x6.50.92(10.9)(x0.9)0.65(x0.9)=0.81,x=2.1【3-18】計算反應(yīng)2HI(g).、H2(g)+I2(g)在500c達平衡時的分壓。已知起始時各物質(zhì)的分壓皆是20.0kPa。解：口/="匚=6.2kPa,pHI=47.6kPa(提示：利用熱力學(xué)函數(shù)先求反應(yīng)在500c的K?)【3-19】利用熱力學(xué)數(shù)據(jù)，估算澳在30c時的蒸氣壓。解：35.2kPa(提示:先求30c澳相變Br2(l)Br2(g)的A品,然后求K?,最后由K?求“町)【3

14、-20】NH4HS(s)解離的氣壓在298.3K時為65.9kPa,在308.8K時為120.9kPa。試計算：(1)NH4HS的解離烙；(2)NH4HS的分解溫度。解：(1)88.5kJmol-1;(2)305.6K(提示:NH4HS的分解溫度即為其分解氣壓達101.3kPa時的溫度)【3-21】在某溫度下，測得下列反應(yīng)dc(Br2)4.0105molL1s1。dt4HBr(g)+O2(g)2H2O(g)+2Br2(g)求：(1)此時的dC(O2)和dc(HBr)；(2)此時的反應(yīng)速率v。dtdt解：(1)dc(O2)dc(Br2)2(1)2.0105mol/(Ls)dtdtdc(HBr)d

15、c(Br2)52 2(4)8.0105mol/(Ls)dtdt/idc(Br?)5(2)222.010mol/(Ls)dt【3-22(CH3)2O分解反應(yīng)(CH3)20fC2H4+H2O的實驗數(shù)據(jù)如下:t/s0200400600800c(CH3)2O/molL-10.010000.009160.008390.007680.00703(1)計算200s到600s間的平均速率。(2)解：(2)用濃度對時間作圖，求400s時的瞬時速率。t/s=(0.00768-0.00916)400(-1)=3.7010-6mol/(Ls)=3.6410-6mol/(Ls)【3-23在298K時用以下反應(yīng)S2O82

16、-(aq)+2I-(aq)=2SO42-(aq)+12(aq)進行實驗，得到的數(shù)據(jù)列表如下：實驗序號c(S2O82-)/molL-1c(I-)/molL-1v/molL-1min-11 1.010-41.010-20.6510-62 2.010-41.010-21.3010-63 2.010-40.510-20.6510-6求：(1)反應(yīng)速率方程；(2)速率常數(shù)；(3)c(S2O82-)=5.010-4molL-1'c(I-)=5.010-2molL-1時的反應(yīng)速率。解：根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得到如下方程組：0.65106k(1.0104)a(1.0102)ba11.30106k(2.0104

17、)a(1.0102)b解得：b10.65106k(2.0104)a(0.50102)bk0.65(1)=0.65c(S2O82-)c(I-)；(2)k=0.65;(3)=0.655.010-45.010-2=1.610-5mol/(Lmin)。1.610-51.01.0=1.610-5(mol)=4.110-3(g)【3-24】反應(yīng)H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)在反應(yīng)初期的反應(yīng)機理為(1) Br2=2Br(快)(2) Br+H2=HBr+H(慢)(3)H+Br2=HBr+Br(快)試寫出該反應(yīng)在反應(yīng)初期的速率方程式。解：反應(yīng)的速率由慢反應(yīng)，即第(2)步反應(yīng)所控制，=k'c(B

18、r)c(H2),其中c(Br)由第(1)步反應(yīng)確定：KC(Br),c(Br)JKc(Br2)c(B2)=k'K1/2c1/2(Br2)c(H2)=kc1/2(Br2)c(H2)【3-25】元素放射性衰變時一級反應(yīng)。14C的半衰期為5730a(a代表年)。今在一古墓木質(zhì)樣品中測得含量只有原來的68.5%。問此古墓距今多少年？解：t12n2,k=1.21010-4kln0.685=ln1.00-1.21010-4t,t=3.13103(年)【3-26】某水劑藥物的水解反應(yīng)為一級反應(yīng)。配成溶液30天后分析測定，發(fā)現(xiàn)其有效成分只有原來的62.5%。問：(1)該水解反應(yīng)的速率常數(shù)為多少？(2)若

19、以藥物有效成分保持80%以上為有效期,則該藥物的有效期為多長？(3)藥物水解掉一半需要多少天？解：(1)Inktc。k1lnc0In1,57102d11121In14.2d1.5710d0.8044.1d為一級反應(yīng)。A的起始濃度為0.015molL-1,反應(yīng)3.0min后tc30(2)設(shè)有效期為【3-27】物質(zhì)0.625t,則tLnc0kc0.693k0.6931.57102d1A的分解反應(yīng)Z3B+C,B的濃度為0.020molL-1。問：(1)反應(yīng)的速率常數(shù)為多少？(2)若要B濃度增加到0.040molL-1,反應(yīng)還需繼續(xù)多長時間？解：(1)0.20min-1;(2)8.0min。過程略?！?/p>

20、3-28】反應(yīng)SiH4(g)=Si(s)+2H2(g)在不同溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)為T/K7738739731073k/s-10.0482.349590解:試用作圖法求該反應(yīng)的活化能。lnk765432100.00- 1- 2- 3- 4作圖得斜率為-2.6410-4,據(jù)此算得反應(yīng)的活化能Ea為：一一一一4Ea_一一一._4一一一.一52.6410-,Ea2.64108.3142.1910（J/mol）=219（kJ/mol）R【3-29】室溫（25C）下對許多反應(yīng)來說，溫度升高10C,反應(yīng)速率增大到原來的24倍。試問遵循次規(guī)律的反應(yīng)活化能應(yīng)在什么范圍內(nèi)？升高相同的溫度對活化能高的反應(yīng)還是活化能

21、低的反應(yīng)速率影響更大些?解：52.9105.8kJmol-1；E-越高，溫度對反應(yīng)速率影響越大【3-30】H2O2分解成H2O和O2的反應(yīng)Ea=700kJmolL-1。如果在20c時加入催化劑Ea可降低為420kJmolL-1,假設(shè)頻率因子A保持不變，H2O2起始濃度也相同，問無催化劑時H2O2需加熱至多高溫度才使其反應(yīng)速率與加催化劑時相同?解：488K（提示：v相同即速率常數(shù)k相同）出2.0105解：_57.010EaAe8.314650EaAe8.3146702ln7Ea8.314(670意）Ea=2.27105(J/mol)=227(kJ/mol),_52.27105A=3.361013

22、k6903.361013e8.3146902.2104(s-1)【3-32在301K時鮮牛奶大約4.0h變酸，但在278K的冰箱中可保持48ho假定反應(yīng)速率與變【3-31】反應(yīng)02H5Br(g)=C2H4(g)+HBr(g)在650K時k為2.010-5s-1,在670K時k為7.010-5s-1.求690K時的k。酸時間成正比，求牛奶變酸反應(yīng)的活化能。解：4.0148EaAe8.314301EaAe8.314278ln12Ea8.314(278Ea=7.5104(J/mol)=75(kJ/mol)【3-33】大氣上層的O3被分解的一些反應(yīng)及活化能為(1)O3(g)+O(g)2O(g)Ea=14.0kJmol-1(2)如果大氣上層存在NO,它可催化O3分解；(3)如果大氣上層存在CCI2F2,光照下它可分解產(chǎn)生Cl,Cl可催化03分解。大氣上層富含。3的平流層溫度約230K。試求NO和Cl在此處對03層破壞各增大多少倍？假設(shè)指前因子A不變。解：NO使03層破壞增加3倍，Cl使03層破壞增加500倍。計算過程略?！?-34】已知基元反應(yīng)2A-B的反應(yīng)熱為Ea,活化能為