3章化学反应速率和化学平衡习题解答.doc
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第三章 化学反应速率和化学平衡
思考题与习题解答
3-1 反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)的反应速率表达式为v=k·c2(NO)·c(H2),试讨论下列各种条件变化时对初速率有何影响。
(1)NO的浓度增加一倍;(2)有催化剂参加;(3)降低温度;(4)将反应器的容积增大一倍;(5)向反应体系中加入一定量的N2。
解:(1)NO的浓度增加一倍,初速度增大到原来的4倍;
(2)有催化剂参加,初速度增大;
(3)降低温度,初速度减小;
(4)将反应器的容积增大一倍,初速度减小到原来的1/8;
(5)向反应体系中加入一定量的N2,初速度不变。
3-2 600 K时测得反应2AB(g)+B2(g)→2AB2(g)的三组实验数据
Co(AB)/mol·L-1 Co(B2)/mol·L-1 V/mol·L-1·s-1 0.010 0.010 2.5×10-3 0.010 0.020 5.0×10-3 0.030 0.020 1.5×10-2
(1)确定该反应反应级数,写出反应速率方程
(2)计算反应速率常数K
(3)计算Co(AB)=0.015 mol·L-1,Co(B2)=0.025 mol·L-1时的反应速率
解:(1)从表中数据可知:反应对AB为二级,对B2 为一级,反应总级数为三级。反应速率方程为:v=k·[c(AB)]2· [c(B2)]
(2) 将任意一组数据代入速率方程,可求出K
2.5×10-3=K·(0.010)2·(0.010) K= 2.5×103 mol-2·L2·s-1
(3)υ1=k ·c()2 ·c(B2)υ1= ·0.0152 ·0.025=1.4×10-2 mol-1·s-1
3-3 乙醛的分解反应为 CH3CHO(g)CH4(g)+CO(g),在 538 K时反应速率常数k1=0.79 mol·L-1·s-1,592K时k2=4.95 mol·L-1·s-1,试计算反应的活化能Ea。
解:由阿伦尼乌斯方程得:
3-4 如果一反应的活化能为117.15 kJ·mol-1,问在什么温度下反应的速率常数k的值是400K时速率常数的值的2倍。
解:由阿伦尼乌斯方程得:
T2= 21.5 K
3-5 写出下列反应的标准平衡常数的表达式。
(1)C(s)+2H2O(g)CO(g)+2H2(g)
(2)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)
(3)NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g)
(4)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)
(5)2MnO4-(aq)+5H2O2(aq)+6H+(aq)2Mn2+(aq)+5O2(g)+8H2O(l)
解:(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
3-6 实验测得SO2氧化为SO3的反应,在1000K时,各物质的平衡分压为p(SO2)=27.7 kPa,p(O2)=40.7 kPa,p(SO3)=32.9kPa。计算该温度下反应2SO2(g)+O2(g) === 2SO3(g)的平衡常数。
解:
3-7 合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),在30.4MPa、500℃时,为7.8×10-5,计算该温度时下列反应的:
(1) 0.5N2(g)+1.5H2(g)NH3(g)
(2) 2NH3(g) N2(g)+3H2(g)
解:(1)
(2)
3-8 已知下列反应在1123 K时的平衡常数:
(1) C(s)+CO2(g)2CO(g) K ? 1 =1.3×1014
(2) CO(g)+Cl(g)COCl2(g) K ? 2 =6.0×10-3
计算反应2COCl2(g)C(s)+CO2(g)+2Cl2(g)在1123 K时的平衡常数。
解:由[反应(1)+2 ·反应(2)]的负反应得反应2COCl2(g)C(s)+CO2(g)+2Cl2(g)
所以:
3-9 已知下列反应在298 K时的标准平衡常数:
(1) SnO2(s)+2H2(g)2H2O(g)+Sn(s) K ? 1=21
(2) H2O(g)+CO(g)H2(g)+2CO2(g) K ? 2=0.034
计算反应2CO(g)+SnO2(s)Sn(s)+2CO2(g)在298K时的标准平衡常数。
解: 由(1) +2 ·(2)得: 2CO(g)+SnO2(s)Sn(s)+2CO2(g)
3-10 317 K时,反应N2O4(g)2NO2(g)的=1.00。分别计算当体系总压为400 kPa和800 kPa时N2O4(g)的平衡转化率。
解: 设起始时N2O4(g)的物质的
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