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无机及分析化学习题解答无机及分析化学()习题解答 目 录 第1章 分散体系1 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 第9章 第10章第11章第12章第13章第14章第15章第16章第17章第18章化学热力学基础8 化学反应速率和化学平衡15 物质结构22 分析化学概述27 酸碱平衡31 酸碱滴定法36 沉淀溶解平衡44 重量分析法和沉淀滴定法49 配位化合物53 配位滴定法62 氧化还原反应67 氧化还原滴定法78 电势分析法83 吸光光度分析法86 试样分析中常用的分离方法简介90 重要生命元素简述93 原子核化学简介96 第1章 分散体系 1-1人体注射用的生理盐水中，含有NaCl 0.900%，密度为1.01gmL-1，若配制此溶液3.00×103g，需NaCl多少克？该溶液物质的量浓度是多少？ 解：配制该溶液需NaCl的质量为： m(NaCl)=0.900%×3.00×103g=27.0g 该溶液的物质的量浓度为： 27.0g/58.5g×mol-1-1 c(NaCl)=0.155mol×L3-1-3(3.00´10g/1.01g×mL)´101-2把30.0g乙醇(C2H5OH)溶于50.0g四氯化碳(CCl4)中所得溶液的密度为1.28gmL-1，计算：(1)乙醇的质量分数；(2)乙醇的物质的量浓度；(3)乙醇的质量摩尔浓度；(4)乙醇的摩尔分数。 解： (1)w(C2H5OH) =m(C2H5OH)30.0g=0.38 =m(C2H5OH)+m(CCl4)30.0g+50.0gn(C2H5OH)30.0g/46g×mol-1(2)c(C2H5OH)=10.4mol·L-1 =-1-3V(30.0+50.0)g/1.28g×mL´1030.0g-1n(CHOH)-146g×mol25(3)b(C2H5OH) =13.0mol·kg =-3m(CCl4)50.0´10kg30.0gn(C2H5OH)46g×mol-1(4)x(C2H5OH) = =30.0g50.0gn(C2H5OH)+n(CCl4)+-146g×mol153.6g×mol-1=0.65=0.66 0.65+0.331-3将5.0g NaOH、NaCl、CaCl2分别置于水中，配成500mL溶液，试求c(NaOH)、c(NaCl)、c(1CaCl2)。 2解：NaOH、NaCl和1CaCl2的摩尔质量分别为： 2 1 M(NaOH)= 40g·mol-1 M(NaCl)= 58.5g·mol-1 M(所以，它们的物质的量浓度分别为： c(NaOH) =c(NaCl) =c(1CaCl2)= 55.5g·mol-1 25.0/40= 0.25 (mol·L-1) 500/10005.0/58.5= 0.17 (mo·L-1) 500/100015.0/55.5CaCl2)= 0.18 (mol·L-1) 2500/10001-4盐酸含HCl 37.0%(质量分数)，密度为1.19g·mL-1。计算： (1)盐酸的物质的量浓度。 (2)盐酸的质量摩尔浓度。 (3)HCl和H2O的物质的量分数。 解：(1)盐酸的分子量为36.5 c(HCl) = 1000´1.19´37.0%= 12.06 mol·L-1 36.5(2)b(HCl) =1000´37.0%= 16.09 mol·kg-1 36.5´(1-37.0%)(3)x2 = 37.0%/36.5=0.225； 37.0%/36.5+(1-37.0%)/18x1 = 1x2 = 0.775 1-5计算0.10mol·L-1K3Fe(CN)6溶液的离子强度。 解：I=1(0.30×12+0.10×32)=0.6 21-6应用德拜休克尔极限公式计算0.10mol·L-1KCl溶液中的离子平均活度系数。 解：KCl I=0.1 lgg±=-0.509z+×z-1+II=-0.509´1´0.1=-0.12 1+0.1±=0.76 1-7将19g某生物碱溶于100g水中，测得溶液的沸点升高了0.060K，凝固点降低了 2 0.220K。计算该生物碱的相对分子质量。 解：DTb=KbbB=0.512K×kg×mol-1´M = 1.62×103 g·mol-1 19g=0.060K M´0.1kgDTf=KfbB=1.86K×kg×mol-1´M=1.61×103 g·mol-1 19g=0.220K M´0.1kg所以，该生物碱的相对分子质量为： (1.61+1.62)´103g×mol-1=1.62´103g×mol-1 21-8溶解0.324g硫于4.00g C6H6中，使C6H6的沸点上升了0.81K。问此溶液中的硫分子是由几个原子组成的？Kb(C6H6)=2.53 Kkgmol-1 解：设此溶液中的硫分子由x个硫原子组成，则其摩尔质量为32x gmol-1 0.324gnB32xg×mol-12.53-1 bB=mol×kg-3mA4´10x由于DTb=K沸bB， DTb=0.81K=2.53K×kg×mol-1´所以x=8 2.53mol×kg-1 x故溶液中的1个硫分子是由8个硫原子组成的。 1-9计算0.005mol·L-1KCl溶液在398K时的渗透压：(1)用浓度计算；(2)用活度计算(±=0.92)。 解：(1)=icRT=2×0.005×8.314×398=33.09(kPa) (2)=i±cRT=2×0.92×0.005×8.314×398=30.44(kPa) 1-10101mg胰岛素溶于10.0mL水，该溶液在25.0时的渗透压是4.34kPa，计算胰岛素的摩尔质量和该溶液的凝固点。 解：设胰岛素的摩尔质量为M，由于渗透压可由下式计算 =cBRT 3 所以 4.34kPa=101´10-3g´8.314kPa×L×mol-1×K-1´298.15K -3M´10´10LM=5.78×103g·mol-1 该溶液的凝固点下降为： (101´10-3/5.78´103)molDTf=K凝bB=1.86K×kg×mol´=0.0033K -310´10kg-1所以，该溶液的凝固点Tf = - 0.0033 1-11今有两种溶液，其一为1.50g尿素(NH2)2CO溶于200g水中；另一为42.8g未知物溶于1000g水中，这两种溶液在同一温度开始沸腾，计算这个未知物的摩尔质量。 解：由于两种水溶液的沸点相同，故其沸点升高值相同，则它们的质量摩尔浓度相同。 设未知物的摩尔质量为M，可得如下关系： 1.5g42.8g= 60g×mol-1´0.2kgM´1kgM = 342.4g·mol-1 所以，该未知物的摩尔质量为342.4gmol-1。 1-12人体血浆的凝固点为272.59K，计算正常体温(36.5)下血浆的渗透压。(设血浆密度为1gmL-1) 解：K凝=1.86 Kkgmol-1 bB=DTf(273.15-272.59)K=0.30mol×kg-1 -1K凝1.86K×kg×mol为计算方便，设有血浆1kg，则其在36.5下的渗透压为： P=nBb´1kgRT=BRT V1kg/r0.30mol´8.314kPa×L×mol-1×K-1´(273.15+36.5)K 1.0L772kPa 1-13硫化砷溶胶是由H3AsO3和H2S溶液作用而制得的 2H3AsO3 + 3H2SAs2S3 + 6H2O 试写出硫化砷胶体的胶团结构式(电位离子为HS-)。试比较NaCl、MgCl2、AlCl3三种电解质对该溶胶的凝结能力，并说明原因。 4 解：由题意可得，该胶团的结构式为：(As2S3)m n (HS-) (n-x) H+ x-x H+ 由于胶粒带负电荷，所以带正电荷的离子对其有凝结作用，正电荷越多，凝结能力越强。因此，AlCl3对该溶胶的凝结能力最强，NaCl对该溶胶的凝结能力最弱。 1-14取血红素1.00g溶于水配成100mL溶液。测得此溶液在20时的渗透压为366Pa，计算：(1)溶液的物质的量浓度；(2)血红素的分子量。 解：(1)由渗透压公式 =cRT得 c=PRT=0.366kPa=1.50´10-4mol×L-1 -1-18.314kPa×L×K×mol´293.15K(2)设血红素的摩尔质量为M，则 1.00g/M=1.50´10-4mol×L-1 0.1LM=6.70×104g·mol-1 所以，血红素的分子量为6.70×104。 1-15为防止水箱结冰，可加入甘油以降低其凝固点，如需使凝固点降低到-3.15，在100g水中应加入多少甘油？(甘油的相对分子量为92) 解：由题意得 Tf=3.15 因为 DTf=K凝b b=DTf3.15=1.69mol×kg-1 -1K凝1.86°C×kg×mol所以，100g水中应加入的甘油质量为： m=b·mA·M=1.69mol·kg-1×0.1kg×92g·mol-1=16g 1-16由于食盐对草地有损伤，因此有人建议用化肥如硝酸铵或硫酸铵代替食盐来融化人行道旁的冰雪。下列化合物各100g溶于1kg水中，问哪一种冰点下降的多？若各0.1mol溶于1kg水中，又问哪一种冰点下降的多？ (1)NaCl (2)NH4NO3 (3)(NH4)2SO4 答：根据依数性定律，答案分别为(1)；(3) 100g物质含离子数(mol) 0.1mol物质含离子数(mol) NaCl 100×2/58.5 0.2 NH4NO3 100×2/80 0.2 (NH4)2SO4 100×3/132 0.3 1-17树干内部树汁上升是渗透压所致，设树汁的浓度为0.20mol·L-1的溶液，在树汁 5 的半透膜外部水中非电解质浓度为0.02mol·L-1。试估计在25时，树汁能够上升多高。 解：根据求渗透压公式=cRT = (0.20-0.02)×8.314×298 =446kPa (446/101.3)×10.33 45.48(m) 1-18现有0.01 mol·L-1AgNO3溶液和0.01 mol·L-1KI溶液，欲制AgI溶胶，在下列四种条件下，能否形成AgI溶胶？为什么？若能形成溶胶，胶粒带何种电荷？ (1)两种溶液等体积混合； (2)混合时一种溶液体积远超过另一种溶液； (3)AgNO3溶液体积稍多于KI溶液； (4)KI溶液体积稍多于AgNO3溶液。 解： (1)不能；反应完后，没有剩余的电位离子，恰好生成AgI沉淀； (2)不能；由于过多的剩余电解质溶液也能使溶胶凝结； (3)能；AgI颗粒能吸附少量的Ag+而形成溶胶粒子；溶胶粒子正电荷。 (4)能；AgI颗粒能吸附少量的I而形成溶胶粒子；溶胶粒子负电荷。 1-19试比较MgSO4，K3Fe(CN)6和AlCl3三种电解质在下列两种情况中凝结值大小的顺序。 (1)0.008mol·L-1AgNO3溶液和0.01mol·L-1KBr溶液等体积混合制成的AgBr溶胶 (2)0.01mol·L-1AgNO3溶液和0.008mol·L-1KBr溶液等体积混合制成的AgBr溶胶 解：(1)因为KBr过量所得AgBr溶胶为负溶胶，决定AgBr负溶胶凝结的因素为电解质中阳离子电荷的多少，电荷愈多，凝结值愈小，所以其凝结值由大到小的顺序为： K3Fe(CN)6>MgSO4>AlCl3。 (2)因为AgNO3过量所得AgBr溶胶为正溶胶，决定AgBr正溶胶凝结的因素为电解质中阴离子电荷的多少，电荷愈多，凝结值愈小，所以其凝结值由大到小的顺序为： K3Fe(CN)6<MgSO4<AlCl3。 1-20混合等体积0.008mol·L-1AgNO3溶液和0.003mol·L-1的K2CrO4溶液，制得Ag2CrO4溶胶，写出该溶胶的胶团结构，并注明各部分的名称，该溶液的稳定剂是何种物质？ 解：因为AgNO3过量，电位离子是Ag+，也是稳定剂，胶团结构为： (Ag2CrO4)m·nAg+·(n-x)NO3x+·xNO3， 胶核：(Ag2CrO4)m， 6 胶粒：(Ag2CrO4)m·nAg+·(n-x)NO3x+， 胶团：(Ag2CrO4)m·nAg+·(n-x)NO3x+·xNO3， 电位离子：Ag+ 反离子：NO3 7 第2章 化学热力学基础 2-1. 估计下列过程S、H、G的符号。 (1)硫酸溶于水 (2)室温下冰融化 (3)NaNO3(s)溶于水 解：(1)S>0，H<0，G<0； (2)S>0，H>0，G<0； (3)S>0，H>0，G<0。 2-2. 确定下列各组物质熵值的大小顺序。 (1)H2O(l)、H2O(g)、H2O(s)； (3)CH4(g)、C2H6 (g)； (2)H2(g,310K )、H2(g，298K) (4)Fe(s)、Fe2O3(s)。 解：(1)S(H2O,g)>S(H2O,l)>S(H2O,s) (2)S(H2,g, 310K )>S(H2,g, 298K ) (3)S(C2H6,g) > S(CH4,g) (4)S(Fe2O3,s)>S(Fe,s) 2-3. 计算体系热力学能的变化 (1)体系从环境吸热1000J，并对环境作功540J；(2)体系向环境放热535J，环境对体系作功250J。 解: (1)U=Q+W=(+1000)+(-540)=460(J) (2)U=Q+W= ( -535) +(+250) =-285(J) 2-4. 求下列反应的rHm。fHm ( Fe2O3,s)=822.2kJ·mol-1，fHm ( Al2O3,s)=1670kJ·mol-1，其余fHm值查附录一 (1)4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g) + 6H2O(g) (2)C2H4(g)+ H2O(g)= C2H5OH(l) (3)Fe2O3(s)+ 2Al(s) = 2Fe(s)+ Al2O3(s) 解: (1) rHm =4fHm(NO,g)+6fHm(H2O,g)-4fHm( NH3,g)+5fHm(O2,g) =4×90.25+6×(-241.8)-4×(-46.11)+5×0 =-905.36(kJ·mol-1) (2) rHm=fHm(C2H5OH,l)-fHm(C2H4,g)+fHm(H2O,g) 8 =-277.7-(52.26+(-241.8) =-88.16(kJ·mol-1) (3) rHm=2fHm(Fe,s)+ fHm(Al2O3,s)- fHm(Fe2O3,s)+ 2fHm(Al,s) =2×0+(-1670)-(-822.2)+2×0 = -847.8 kJ·mol-1 2-5. 已知cHm(C3H8,g)=-2220.9kJ·mol-1，fHm(H2O,l)=-285.8kJ·mol-1， fHm(CO2,g)=-393.5kJ·mol-1，求C3H8(g)的fHm。 解：C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g) cHm(C3H8,g)=3fHm(CO2,g)+4fHm(H2O,l)- fHm(C3H8，g) -2220.9 = 3×(-393.5)+4×(-285.8)-fHm(C3H8，g) fHm(C3H8，g) =3×(-393.5)+4×(-285.8)+2220.9 =-102.8(kJ·mol-1) 2-6. 1mol丙二酸CH2(COOH)2晶体在弹式量热计中完全燃烧，298K时放出的热量为866.5kJ，求1mol丙二酸在298K时的等压反应热。 解： CH2(COOH)2(s) + 2O2(g) = 3CO2(g) + 2H2O(1) 因 QV 866.5kJ·mol-1， 则 Qp = QV + RTng =-866.5 kJ·mol-1+8.314×10-3 kJ·K-1·mol-1×298K×(3-2) =-864.02kJ·mol-1 2-7.已知：(1) CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g) + 2H2O(l) rHm(1) = - 870.3kJ·mol-1 (2) C(石墨) + O2(g) = CO2(g) rHm(2)= - 393.5kJ·mol-1 (3) H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) rHm(3)= - 285.5kJ·mol-1 计算 2C (石墨) + 2H2(g) + O2(g) = CH3COOH(l)的rHm。 解：rHm=rHm(2)× 2 +rHm(3)× 2 -rHm(1) rHm=(-393.5)×2 + (-285.5)×2 -(-870.3) =-488.3 kJ.mol-1 9 2-8. 已知苯的熔化热为10.67kJ·mol-1 ，苯的熔点为5，求苯熔化过程的Sm。 解：苯熔化过程是一等温可逆过程： Qr10.67´103J×mol-1DS=38.36J×K-1×mol-1 T(273.15+5)Km2-9.核反应堆中的核燃料是235U，它在铀矿中的质量分数仅占0.7，其余为238U，它们很难用化学方法分离。分离和富集235U是通过下列反应生成UF6，然后经气化(b.p.56.54)进行扩散，根据它们扩散速率的不同而达此目的。试根据下列已知条件和附录的数据计算反应的rHm。 U(s)+ O2(g)+ 4HF(g)+ F2(g)UF6(g)+2 H2O(g) 已知各步反应如下 U(s)+ O2(g)UO2(s) rHm=-1084.9 kJ·mol-1 rHm=-2398.3 kJ·mol-1 rHm=-233.2 kJ·mol-1 UO2(s)+ 4 HF(g)UF4(s)+2 H2O(g) UF4(s)+ F2(g)UF6(g) 解： U(s)+ O2(g)UO2(s) UO2(s)+ 4 HF(g)UF4(s)+2 H2O(g) rHm(1)=-1084.9 kJ·mol-1 rHm(2)= -2398.3 kJ·mol-1 +)UF4(s)+ F2(g)UF6(g) rHm(3)=-233.2 kJ·mol-1 U(s)+ O2(g)+ 4HF(g)+ F2(g)UF6(g)+2 H2O(g)rHm rHm=rHm(1)+ rHm(2)+ rHm(3) =(-1084.9)+( -2398.3)+( -233.2) =-3716.4 (kJ·mol-1) 2-10. 由铁矿石生产铁有两种途径，试计算它们的转向温度。 (Sm(Fe,s) = 27.28 J·K-1·mol-1，Sm(Fe2O3,s) = 90.0 J·K-1·mol-1，fHm(Fe2O3, s)=-822.2 kJ·mol-1) 10 (1)Fe2O3(s) + 3C(石墨) = 2Fe(s) + 3CO2(g) 22(2)Fe2O3(s) + 3H2(g) = 2Fe(s) + 3H2O(g) 解： 33DfHm(CO2,g)+2DfHm(Fe,s)-DfHm(C,石墨)-DfHm(Fe2O3,s)2(1)T=DrH=2 33DrSSm(CO2,g)+2Sm(Fe,s)-Sm(C,石墨)-Sm(Fe2O3,s)22mm33´(-393.5)+2´0-´0-(-822.2)22=838.9(K) 33(´213.7+2´27.28-´5.74-90.0)´10-3223DfHm(H2O,g)+2DfHm(Fe,s)-3DfHm(H2,g)-DfHm(Fe2O3,s)DrHm (2) T= =DrSm3Sm(H2O,g)+2Sm(Fe,s)-3Sm(H2,g)-Sm(Fe2O3,s)=3´(-241.8)+2´0-3´0-(-822.2)=697(K) -3(3´188.8+2´27.28-3´130.7-90.0)´102-11.利用标准摩尔燃烧热的数据计算下列反应的rHm CH3COOH (l) +C2H5OH (l) = CH3COO C2H5(l) + H2O(l) 解： CH3COOH (l) +C2H5OH (l) = CH3COO C2H5(l) + H2O(l) cHm -875 -1368 -2231 0 rHm=cHm(CH3COOH,l)+cHm(C2H5OH,l)-cHm(H2O,l)- cHm(CH3COO C2H5, l) = (-875)+(-1368)-0+(-2231) =-12.0 (kJ·mol-1) 2-12. 试计算下列合成甘氨酸的反应在298K及p 下的rGm ，并判断此条件下反 11 应的自发性。NH3(g) + 2CH4(g) + 5/2 O2(g) = C2H5O2N(s) + 3H2O(l) 解：查表得：各物质的fGm为： NH3(g) + 2CH4(g) + 5/2 O2(g) = C2H5O2N(s) + 3H2O(l) kJ·mol-1 -16.45 -50.72 0 -377.3 -237.129 rGm=fGm(C2H5O2N,s)+3fGm(H2O,l) - fGm(NH3,g) +2fGm(CH4, g)+0 =-377.3+3(-237.129)-( -16.45)-2(-50.72) =-970.8 2-13.糖在新陈代谢过程中所发生的总反应为 C12H22O11(s) + 12O2(g) = 12CO2(g) + 11H2O(l) 已知fHm(C12H22O11,s)=-2221kJ·mol-1，Sm(C12H22O11,s)=359.8 J·K-1·mol-1。求： (1)如果实际只有30%的自由能转变为非体积功，则1g糖在体温37时进行新陈代谢，可以得到多少kJ的非体积功？提示：根据热力学推导，在等温等压下自由能的减少(-G)等于体系对外所作的最大非体积功Wf (2) 一个质量为75kg的运动员需吃多少克糖才能获得登上高度为2.0km高山的能量。 解： (1)rHm=12fHm(CO2,g)+11fHm(H2O,l)-fHm(C12H22O11,s) +12fHm(O2,g) =12×(-393.5)+11×(-285.8)-12×0+(-2221) =-5644.8(kJ·mol-1) rSm=12Sm(CO2,g)+11Sm(H2O,l)-Sm(C12H22O11,s)+ 12Sm(O2,g) =12×213.7+11×69.91-359.8+12×205.1 =512.4(J·K-1·mol-1) rGm=rHm-rSm =-5644.8-310×(512.4×10-3) =-5803.6(kJ·mol-1) -rGm=Wf=5803.6kJ·mol-1 根据题意每克糖能提供给运动员的能量为 rGm/M(C12H22O11)=5803.6÷342 =16.97(kJ·g-1) 能转化为非体积功的能量为16.97×30%=5.09(kJ·g-1) 12 mgh75´9.81´2´103(2)运动员需吃糖的克数为 G= =28935.095.09´102-14植物进行光合作用的反应为6CO2(g)+6H2O(l) C6H12O6(aq)+6O2(g) 叶绿素 光 rGm2870kJ·mol-1，深海中没有光线由细菌使H2S作为能源合成C6H12O6，反应式如下 24H2S(g)+12 O2(g)24 H2O(l)+24S(s) rGm=-4885.7 kJ·mol-1 求反应 24H2S(g)+6CO2(g)C6H12O6(aq)+18 H2O(l)+24 S(s)的rGm 解：6CO2(g)+6H2O(l) C6H12O6(aq)+6O2(g) 叶绿素 光 rGm(1)2870kJ·mol-1 rGm(2)=-4885.7 kJ·mol-1 rGm +)24H2S(g)+12 O2(g)24 H2O(l)+24S(s) 24H2S(g)+6CO2(g)C6H12O6(aq)+18 H2O(l)+24 S(s) rGm=rGm(1)+ rGm(2)=2870-4885.7= -2016(kJ·mol-1) 2-15.甲醇是重要的能源和化工原料，用附录的数据计算它的人工合成反应的rHm、rSm和rGm，判断在标准状态下反应自发进行的方向并估算转向温度。 CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(l) 解： CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(l) Sm/J·K-1·mol-1 198.0 130.7 126.8 cHm/ kJ·mol-1 -283.0 -285.8 -726.6 rHm=(-283.0)+2× (-285.8)-(-726.6)=-128.0 kJ·mol-1 rSm=126.8-(2×130.7+198.0)=-332.6 J·K-1·mol-1 rGm=-128.0 kJ·mol-1-(298.15K×-332.6 J·K-1·mol-1×10-3)=-28.83 kJ·mol-1 rGm<0，标准状态下正反应方向自发。 转向温度 T=rHm/rSm=-128.0×103/(-332.6)=384.8K 2-16.已知2MnO42-+10Cl-+16H+=2Mn2+5Cl2+8H2O rGm(1)=-142.0 kJ·mol-1 Cl2+2Fe2+=2Fe3+2Cl- rGm(2)=-113.6 kJ·mol-1 求下列反应的rGm MnO42-+5Fe2+8H+= Mn2+5Fe3+ +4H2O 13 解：rGm=rGm(1)+5×rGm(2)/2 =-142.0 kJ·mol-1 +5×(-113.6 kJ·mol-1)/2 =-710.0 kJ·mol-1/2 =-355.0 kJ·mol-1 14 第3章 化学反应速率和化学平衡 3-1. 合成氨原料气中氢气和氮气的体积比是31，除这两种气体外，原料气中还含有其它杂质气体4(体积分数)。原料气总压力为15195kPa，计算氮、氢的分压。 解：x(H2) = (1-0.04)×=0.72 x(N2) = (1-0.04)×=0.24 p(H2) = 15195 kPa×0.72= 10940kPa p(N2) = 15195 kPa×0.24= 3647kPa 3-2. 660K时的反应：2NO+ O2 = 2NO2，NO和O2的初始浓度c(NO)和c(O2)及反应初始速率v的实验数据如下： c(NO)/ mol·L-1 0.10 0.10 0.20 c(O2)/ mol·L-1 0.10 0.20 0.20 L-1·s-1 v/ mol·0.030 0.060 0.240 3414(1) 写出上述反应的速率方程，指出反应的级数； (2) 计算该反应的速率常数k值； (3) 计算c(NO) = c(O2) = 0.15 mol·L-1时的反应速率。 解：(1)v=kcx(NO)×cy(O2) 将第一、二组数据代入后相除，得到 v20.060mol×L-1×s-1k(0.10mol×L-1)x(0.20mol×L-1)y =-1-1-1x-1yv10.030mol×L×sk(0.10mol×L)(0.10mol×L)2y=2 y = 1 v30.240mol×L-1×s-1k(0.20mol×L-1)x(0.20mol×L-1)y同理， =-1-1-1x-1yv20.060mol×L×sk(0.10mol×L)(0.20mol×L)2x=4 x = 2 v=kc2(NO)×c(O2) 三级反应 (2) 将第一组数代入速率方程：0.030 mol·L-1·s-1 = k(0.10 mol·L-1)2(0.10 mol·L-1) 15 k =30 L2mol-2s-1 (3) v= 30 L2mol-2s-1×(0.15molL-1)3 = 0.101 mol·L-1·s-1 3-3. 已知乙醛的催化分解与非催化分解反应分别为 CH3CHO = CH4 + CO Ea催 = 136 kJ·mol-1 CH3CHO = CH4 + CO Ea = 190 kJ·mol-1 若反应与的指前因子近似相等，试计算300K时，反应 的反应速率是反应的多少倍。 Ae-136RT54´103J×mol-1解： =e=vkAe-190RTk为4.74 L mol-1s-1，计算该反应的活化能。 v催k催8.314J×K-1×mol-1´300K= 2.5×109 3-4. 已知反应 2NO2 = 2NO+O2 在592K时速率常数k为0.498 Lmol-1 s-1，在656时-1-1Ea4.74L×mol×s656K-592K 解： ln=-1-1-1-10.498L×mol×s8.314J×K×mol656K´592K Ea = 113672Jmol-1 = 113.7 kJmol-1 3-5. 在100kPa和298K时，HCl(g)的生成热为-92.3 kJmol-1，生成反应的活化能为113kJmol-1，计算其逆反应的活化能。 解： 1/2H2(g) + 1/2Cl2(g) = HCl(g) fHm = rHm = - 92.3 kJmol-1， Ea正 = 113 kJmol-1 - 92.3 kJmol-1 = 113 kJmol-1 Ea逆 Ea逆 = 205.3 kJmol-1 3-6. 已知反应C2H5Br = C2H4 + HBr，在650K时，速率常数k为2.0×10-3s-1，该反应的活化能Ea为225kJmol-1，计算700K时的k值。 k700225´103J×mol-1700K-650K解： ln= 2.0´10-3s-18.314J×K-1×mol-1700K´650Kk700=19.57 2.0´10-3s-1 k700 = 3.9×10-2 s-1 3-7. 下列说法是否正确，简要说明理由。 (1) 速率方程式中各物质浓度的指数等于反应方程式中各物质的计量数时，该反应即16 为基元反应。 (2) 化学反应的活化能越大，在一定的条件下其反应速率越快。 (3) 某可逆反应，若正反应的活化能大于逆反应的活化能，则正反应为吸热反应。 (4) 已知某反应的速率常数单位为Lmol -1s-1，该反应为一级反应。 (5) 某一反应在一定条件下的平衡转化率为25.3%，当加入催化剂时，其转化率大于25.3%。 (6) 升高温度，使吸热反应速率增大，放热反应速率降低。 解：(1) 错，例：复杂反应 H2(g) + I2(g) = 2HI(g) v=kc(H2)c(I2) (2) 错，活化能是决定反应速率的重要因素，Ea大，活化分子分数小，反应速率v慢。 (3) 对，因为 H =Ea正 Ea逆 (4) 错，一级反应的速率常数量纲为：s-1或min-1，h-1。 (5) 错，催化剂不改变平衡态，因而不改变转化率。 (6) 错，升温，吸热反应和放热反应的反应速率都加快。 3-8. 已知某