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1、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=kc2(NO) c(H 2)，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2A
2、B(g)+B2(g)2AB2(g)的三组实验数据(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(B 2)=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：vk c(AB)2 c(B 2)(2) 将任意一组数据代入速率方程，可求出K 2.510-3=K （0.010）2 （ 0.010）K= 2.5 103 mol-2 L2 s-1 （3）1k c(AB)2 c(B2）12.5103 0.0152 0.025=1.410-2 mol
3、-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-1s-1，592K 时 k 2=4.95 mol L-1s-1，试计算反应的活化能Ea。解：由阿伦尼乌斯方程得：Co(AB)/mol L-1Co(B2)/molL-1V/mol L-1s-10.010 0.010 2.510-30.010 0.020 5.010-30.030 0.020 1.510-21312121230.9079.095.4lg53859253859210314.8303.2lg10314.8303.2molKJkkTTTTEa3-4
4、如果一反应的活化能为117.15 kJmol-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K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)+5O 2(g)+8H2O(l) 解： （1）(2) (3) PPPPKHCLNH/3(4
5、) PPKCO/2(5) 65 222 45 222/)(/)(/)(/)(CCcOHccMnOccOPcMncKH3-6 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K。解：)TTTT(REkkln2112a12)TTTT(REkkln2112a12)T400004T(8.314117.15k2kln22112 OH2 HCO)p/p()p/p()p/(p K222 OCH2 HCO)p/p()p/
6、(p)p/p()p/(pK2422OPPO/)p/p()p/(p K2232 SO2 SO47.3 100/7.40100/7.27100/9 .32223-7 合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，在 30.4MPa、500时，K为 7.810-5，计算该温度时下列反应的K：(1) 0.5N2(g)+1.5H2(g)NH3(g) (2) 2NH3(g) N2(g)+3H2(g) 解： （1）32/152/1 1108.8108.7kk(2) 4521028.1 108 .711kk3-8 已知下列反应在1123 K 时的平衡常数K：(1) C(s)+CO2(g)2CO(g) K?
7、1 =1.31014(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K。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 :10 23142 211014.2 )100 .6(103.111kkk3-9 已知下列反应在298 K 时的标准平衡常数K：(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
8、反应2CO(g)+SnO2(s)Sn(s)+2CO2(g)在 298K 时的标准平衡常数K。解: 由(1) +2 (2) 得: 2CO(g)+SnO2(s)Sn(s)+2CO2(g) 222 21104 .2034.021kkk3-10 317 K 时，反应 N2O4(g)2NO2(g)的K=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)的物质的量为1mol，平衡转化率为N2O4(g) ? 2NO2(g) 起始浓度 / mol.L-1 1 0 平衡浓度 / mol.L-1 1-2则平衡时： n总= （ 1-）+2=
9、1+N2O4(g) ? 2NO2(g) 平衡时 P/KPa总P21 总p120.01PP11PP12/PP/PPK2ON2NO422总总（1）当 P总 =400 KPa 时，解得=0.243=24.3% （2）当 P总 =800 KPa 时，解得=0.174=17.4% 3-11 已知乙苯脱氢的反应C6H5-C2H5(g)C6H5-C2H3(g)+ H2(g),在 873K 时 Kp=0.178,求在该温度及平衡压力为101.325 KPa 下，求纯乙苯的转化率。解：设纯乙苯的转化率为C6H5-C2H5(g)C6H5-C2H3(g)+ H2(g), 起始浓度 / mol.L-1 1 0 0 平
10、衡浓度 / mol.L-1 1-则平衡时： n总= （ 1-）+2=1+平衡时 P/KPa总P11 总p1178.0/)873(525632562 PPPPPpkHCHCHCHCH p178.0/P11/12ppp总总解得：098.03-12 反应：PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) 在 760 K 时的平衡常数K为 33.3。若将 50.0g的 PCl5注入容积为3.00 L 的密闭容器中，求平衡时PCl5的分解百分数。解：由 PV=nRT 可知：反应前50.0g 的 PCl5的分压为)(1005.51000.3760314.822.2080.50535PaVRTMmPPCl设平衡时
11、 PCl5的分解百分数为x，则：PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) 起始压力 /Pa 51005.50 0 平衡压力 /Pa 51005.5(1x) 51005.5x 51005.5x X=88.3% 此时容器的压力为： paxxxxp5551052.9)1 (1005.5)1(1005.53-13 根据勒夏特里平衡移动原理，讨论下列反应： 2Cl2(g)+2H2O(g)4HCl(g)+O2(g)，mr H0，将 Cl2、H2O（g） 、HCl 、O2四中气体混合后，反应达到平衡时，下面左边的操作条件改变对右边平衡数值有何影响？（操作条件没有注明的均指温度不变，体积不变）（1）增
12、大容器体积n（ H2O，g）（2）加入 O2 n（ H2O，g）（3）加 O2n（HCl ）（4）减小容器体积n（ Cl2）（5）减小容器体积K?（6）升高温度K?（7）升高温度p（ HCl）解：(1) 增大容器体积n(H2O)减小 (降低了总压，正向移动)(2) 加 O2n(H2O)增大 (逆向移动 )3.3310/11005. 510/1005. 5)p/p()p/p()p/(p K55255PCLCP523xxlCl(3) 加 O2n(HCl)减小 (逆向移动 )(4) 减小容器体积n(Cl2)增大 (增大了总压，逆向移动)(5) 减小容器体积K?不变 (体积变化不影响平衡常数)(6)
13、升高温度K?增大 (温度升高，平衡常数增大)(7) 升高温度p(HCl)增大 (反应向吸热的正向移动)3-14 已知 25时，反应AgBr(s) Ag (aq)+Br(aq)的 mrG=70.25 KJmol-1，求该反应的化学平衡常数。解： mrG(298K)=kRT lnkln298314.825.70解得：028.0ln k3-15 若在 295 K 时反应 NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)的K=0.070。计算：（1）若反应开始时只有NH4HS(s)，平衡时气体混合物的总压；（2）同样的实验中，NH3的最初分压为25.3 kPa 时， H2S的平衡分压是多少？解： （1）设平
14、衡时气体混合物的总压为P NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g) 平衡时分压1/2 P 1/2 P 2 /21070.0PPK得kpap9 .52（2）设 H2S 的平衡分压为Px 0 7 0.03 .25ppppxx得 Px=16.7 KPa 3-16 在 308 K 和总压 100 kPa 时， N2O4有 27.2 %分解。(1) 计算 N2O4(g)2NO2(g)反应的K；(2) 计算 308 K 时总压为200 kPa 时， N2O4的解离百分数；(3) 从计算结果说明压力对平衡移动的影响。解: (1) 设起始时N2O4(g)的物质的量为1mol，平衡转化率为N2O4(g) ?
15、2NO2(g) 起始浓度 / mol.L-1 1 0 平衡浓度 / mol.L-1 1-2则平衡时： n总= （ 1-）+2=1+=1.272(mol) P72.2128.70272.1142总PpONP1. 2 7 20. 5 4 41. 2 7 22P2N0总p0.3220.728/1.2720.544/1.27/PP/PPK2ON2NO422(2) PPPON21111 42总PpPNO21212 2总32.0P2P11P2P12/PP/PPK2ON2NO422解得：%6.19196.0（3）计算结果表明，增大体系的压力，N2O4的解离度降低，即平衡向气体分子数目减少的方向移动。3-17
16、 将 NH4Cl(s) 固体放在抽空的容器中加热到340时发生下列反应：NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g) ，当反应达到平衡时，容器中总压为100 kPa。(1) 求平衡常数K。(2) 若此反应为吸热反应，当降低体系温度时，平衡将向哪个方向移动？解： （1）NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g) 平衡时分压 /KPa 50 50 25.0100502K(2) 若此反应为吸热反应，当降低体系温度时，平衡将向左移动. 3-18 试计算反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)，在 800 K 时平衡常数K?。25时 ， 反应2H2O2(g)2H2O(g)+O2(g) 的 mr H为 210.9 kJ mol-1， rmS为131.8 Jmol-1K-1。计算该反应在25和 100时的K。解: CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
