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无机及分析化学第三章答案第3章 3. 673 K时，将0.025 mol COCl2(g)充入1.0L容器中，当建立下列平衡时： 解：由反应式 COCl2(g)CO(g)+Cl2(g)有16% COCl2解离。求此时的K。 COCl2(g)CO(g)+Cl2(g)PCOPCl2nCORTnClRT1PPVV2-1K=( )PCOCl2nCOCl2RTpPVnCOnCl2RT1(0.16×0.025)2×8.314 ×6371=n=V101325pCOCl20.025 (1-0.16) ×10-3=0.043第二解法：由反应式: COCl2(g) CO(g) Cl2(g) n平： 0.025(1-16) 0.025×16 0.025×16 0.021 mol 0.021 mol 0.004 mol PCOCl2(g)(n COCl2(g) RT)/V总(0.021 mol×8.315 kPa·L·K·mol×673K)/1.0 L117.52 kPa PCO(g)(n CO(g) RT)/V总(0.004 mol×8.315 kPa·L·K·mol×673K)/1.0 L22.38 kPa PCl2(g)(n Cl2(g) RT)/V总(0.004 mol×8.315 kPa·L·K·mol×673K)/1.0 L22.38 kPa -1-1-1-1-1-1KQ=PCOPCl2´QPQPPCOCl2PQ=PCO´PCl2PCOCl2Sn2-1´22.381=22.38×100）117.52=0.04262»0.043答：此时的K约为0.043 。 4. 298 K时，向1.00L烧瓶中充入足量的N2O4，使起始压力为100Kpa,一部分N2O4分解为NO2，达平衡后总压力等于116Kpa。计算如下反应的K。 解：第一解法： N2O4(g)N2O4(g)2NO2(g)2NO2(g) P始 100 kPa 0 kPa P平衡 100-X kPa 2X kPa P总=PN2O4+PNO2=100-X+2X=116 X=16 Kpa PNO2=2X=32 Kpa PN2O4=100-X=84 Kpa 222Q）11= P84100PN2O4PN2O4PQ11 =12.19´=0.1219»0.12100答：该反应的K为0.12 1 第二解法： n始=(PV)÷(RT)=(100kPa×10L) ÷(8.315kPa×L×K n平，总×mol-1×298K)=0.4036 mol -1-1=(PV)÷(RT)=(116kPa×10L) ÷(8.315kPa×L×K×mol×298K)=0.4681 mol -1N2O2NO 又 n平，总：(0.0406-X) mol 2X mol n平，总=(0.04036-X) mol 2X mol= (0.04036X) mol =0.4681 mol 解： X= (0.4681-0.04036) mol =0.0645 mol n平，N2O4=(0.04036-X) mol = (0.04036-0.0645) mol =0.3391 mol n平，NO2=2X mol = 2×0.0645 mol =0.1290 mol P平，N2O4=( nRT)÷(V总)=(0.3391 mol×8.315kPa×L×KP平，NO2=( nRT)÷(V总×mol-1×298K) ÷(10L)=84.02kPa84kPa -1-1)=(0.1290 mol×8.315kPa×L×K×mol×298K) ÷(10L)=31.96kPa32kPa -1222Q）1ån1= K=P84100PN2O4PN2O4PQ11 =12.19´=0.1219»0.12100答：该反应的K为0.12 8反应 2C2lg(+)H22Og1HQ=114.k4J×m-o lH4Cl+g(Dr)2O g当该反应达到平衡后，进行左边所列的操作对右边所列的数值有何影响？ (1)增大容器体积 n(H2O) (2) 加O2 n (H2O) (3) 加O2 n(O2) (4) 加O2 n(HCl) (5) 减小容器体积 n(Cl2) (6) 减小容器体积 P(Cl2) (7) 减小容器体积 K (8) 升高温度 K (9) 升高温度 P(HCl) (10)加N2 n(HCl) (11)加催化剂 n(HCl) 解：依据 2C2lg(+)H22Og1HQ=114.k4J×m-o lH4Cl+g(Dr)2O g 由勒夏特列原理得： (1) n(H2O)减小。 (2) n (H2O)增大。 (3) n(O2) 增大。的总量增大）。 (4) n(HCl) 减小。 (5) n(Cl2) 增大。 2 (6) P(Cl2) 增大。 (7) K不变。 K2QDrHQ11(8) K增大。(该反应DrH=114.4kJ×mol，是吸热反应，lnQ=升高温度K增大）。 K1RT1T2Q-1(9) P(HCl) 增大。(该反应DrHQ=114.4kJ×mol,是吸热反应;升高温度时，向吸热方向，即向右移动）。 (10) n(HCl)不变。(N2很稳定,不与其他气体反应,不影响其他气体的分压,即不影响其他气体的摩尔数)。 (11) n(HCl) 不变。(催化剂只能缩短达到平衡所需的时间,不能改变平衡常数和平衡状态)。 10. PCl5热分解反应式为 PC5l(g)-1PC)g3(l+2C(l )g在10L密闭容器内充入2.0mol PCl5,700K时有1.3mol PCl5分解，求该温度下的K。若在该密闭容器内再充入1.0mol Cl2，PCl5分解百分率为多少？ 解： PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) n始： 2.0 mol 0 mol 0 mol n平： (2.0-1.3) mol 1.3 mol 1.3 mol PPCl5= nPCl5RTnRTnRT；PPCl3=PCl3；PCl2=Cl2 V总V总V总nPCl3RTnCl2RT×VV总P×P11SnSn总KQ=PCl3Cl2= nPCl5RTPPCl5PPV总 =V总nPCl3RTnCl2RT1SnnPCl3×nCl2RT1 ××=V总V总nPCl5RTPV总×nPCl5P1.3mol´1.3mol´8.315kPa×L×K-1×mol-1´700K11 =10L´0.70mol100kPa =14.05»14 PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) n始： 0.70 mol 1.3 mol (1.3+1.0) mol n平： (0.70+) mol (1.3-)mol (2.3-) mol nPCl3RTnCl2RT×VV总P×P11SnSn总KQ=14=PCl3Cl2= nPCl5RTPPCl5PPV总 =V总nPCl3RTnCl2RT1SnnPCl3×nCl2RT1××=V总V总nPCl5RTPV总×nPCl5P(1.3-X)mol´(2.3-X)mol´8.315kPa×L×K-1×mol-1´700K11 =10L´(0.70+X)mol100kPa解：X=？ (1.3-X)mol´(2.3-X)mol´8.315kPa×L×K-1×mol-1´700K1=14´10L´(0.70+X)mol 100kPa 3 整理：(1.3-X)×(2.3-X)×8.315×700×0.01=14×10×(0.70+X) 2 (2.99-1.3X-2.3X+X)×58.21=98+140X 2 174.0-75.67X-133.88X+58.21X=98+140X 2移项：58.21X-349.6X+76=0 X1,22-b±b2-4ac-(-349.6)±(-349.6)-4´58.21´76 =2a2´58.21 = =349.6±122220-17696116.4349.6±104524349.6±323.3 =116.4116.4 X1=5.78不合理，舍弃。 X2=0.2259 平衡时：nPCl5=0.70+X=0.70+0.2259=0.9259 PCl5的分解率=2-0.9259´100%=53.71%»54%(依据题的条件，保留两位有效数字) 2.0 答：该温度下的KQ为14 。若在该密闭容器内再充入1.0mol Cl2，PCl5分解百分率为54% 。 13 已知反应 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 在749K时K=6.5，今若需90%CO转化为CO2，问CO和H2O要以怎样的物质的量比相混合？ 解：设CO为1.0 mol，H2O为x mol CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) n始: 1.0 x 0 0 n平: 1-0.90 x-0.90 0.90 0.90 KQ=PCO2×PH21SnPCO×PH2OPQ2nCO2RTnH2RT×V总V总1SnnCO2×nH21(2-2)(0.90)2=´1=6.5nCORTnH2ORTPQnCO×nH2OPQ0.10´(x-0.90)×V总V总 (0.90)=(0.10x-0.090)×6.5 0.65x-0.585=0.81 x=(0.810.585)÷0.65=2.1462.1 答： CO(g)和H2O(g)物质的量的混合比为：CO(g)：H2O(g)=1.0:2.1 17. 在298K时，用以下反应 2-2-S2O8(aq)+2 I-(aq)=2SO4(aq)+I2(aq)进行实验，得到的数据列表如下： 实验序号c(S2O8)/(mol L-1) c(I-)/ )/(mol L-1) v/(molL-1min-1) 1.0×10-21.0×10-20.5×10-20.65×10-61.30×10-60.65×10-62-(1) 1.0×10-4(2) 2.0×10-4(3) 2.0×10-4求：(1)反应速率方程； (2)速率常数； 4 (3)求c(S2O8)=5.0×10molL,c(I)=5×10molL时的反应速率。 解：设x、y分别对于S2O8和I的反应常数，则反应速率为 v=kcxy2-S2O8I-2-12-4-1-1-2-1c-1(1) 保持c(S2O8)不变, c(I)减小一半，反应速率减小一半，可判断y=1 保持c(I)，c(S2O8)加大一倍，则反应速率增加一倍，x=1 v=kcS2O82-I-12-2-c第二种解法：把各组实验数据代入假设的x、y反应速率方程中： (1)0.65×10molLmin=k1.0×10molL1.0×10molL (2)1.30×10molLmin=k2.0×10molL1.0×10molL-6-1-1-4-1x -2-6-1-1-4-1x -2-1y -1y -6-1-1-4-1x -2-1y(3)0.65×10molLmin=k2.0×10molL0.50×10molL1.30´10-6mol×L-1×min-12.0´10-4mol×L-1xx=用(2)÷(1)： 即2=2；x=1 -6-1-1-4-1x0.65´10mol×L×min1.0´10mol×L1.30´10-6mol×L-1×min-11.0´10-2mol×L-1yy=用(2)÷(3)： 即；y=1 2=2-6-1-1-2-1y0.65´10mol×L×min0.50´10mol×L v=kcS2O82-cI- (2)求速率常数k：把任意一套实验数据代入反应速率方程式中， K=VCS2O82-CI-1=0.65×10-6molL-1min-11.0×10-4molL-1×1.0×10-2molL-1-2-5-1-1=0.65mol-1Lmin-1(3) V=0.65×5×10×5.0×10=1.6×10(molLmin) 答：.。 .。 .。 23. 反应 C2H5Br(g)=C2H4(g)+HBr(g) 在650 K时k这2.0×10s,在670K时k为7.0×10s。求690K时的k。 解： T1=650K k1=2×10s T2=670K k2=7.0×10s 又由： ln-2-1-5-1-5-1-5-1-4ET-Tk2Ea11=(-)=a(21).(3-19) k1RT1T2RTT12RTTk12ln2T2-T1k1导出：Ea=RTTk28.315´10-3kJ×mol-1×K-1´650K´670K7.0´10-5S-112 Ea= ln=lnT2-T1k1670K-650K2.0´10-5S-1 =181.1kJ×mol-1´ln3.5=181.1kJ×mol-1´1.253=226.9kJ×mol-1 5 若设T1=670K k1=7.0×10s T2=690K k2=？ -5-1k2EaT2-T1226.9kJ×mol-1690-670则：ln= -3-1k1RTT670´6908.315´10kJ×mol12 =27288´ 20=27288´0.00004326=1.180 462300k2=3.254 k2=3.254×k1=3.254×7.0×10-5=2.278×10-42.3×10-4(s-1) k1-5-1第二种算法：若设T1=650K k1=2.0×10s T2=690K k2=？ k2EaT2-T1226.9kJ×mol-1690-650则：ln= -3-1k1RTT650´6908.315´10kJ×mol12 =27288´40=27288´0.00008919=2.434 448500k2=11.40 k2=11.40×k1=11.40×2.0×10-5=2.280×10-42.3×10-4(s-1) k1-4-1-1-1答：690K时的k为2.3×10(s)。 25. 在773K时进行合成氨反应，用Fe作催化剂可使反应的活化能从254 kJmol降到146 kJmol。假设使用催化剂不影响“指前因子”，试计算使用催化剂时反应速率增加的倍数。 解：设未加催化剂速率常数为k1,活化能为Ea1 加催化剂后速率常数为k2,活化能为Ea2。 由于催化剂不影响“指前因子”A， lnlnk1EaA=-1+ln.(1) kRTAk2EaA=-2+ln.(2) kRTA(2)-(1)得： k2Ea2Ea1Ea1-Ea2254kJ×mol-1-146kJ×mol-1108kJ×mol-1n=-+.=16.80 k1RTRTRT8.315´10-3kJ×mol-1×K-1´773K6.427kJ×mol-1k2=1.98´107»2.0´107 k17答：使用催化剂时反应速率增加的倍数为2.0×10倍。 6
