化學反應速率練習題

化學反應速率練習題5.2反應A(g)+B(g)→產(chǎn)物，其反應物濃度與反應速率關(guān)系的數(shù)據(jù)如下： c(A)/mol·L-1c(B)/mol·L-1r/mol·L-1·S-10.5000.2500.2500.4000.4000.8006.0×10-31.5×10-33.0×10-3A與B的反應級數(shù)各是多少計算反應的速率常數(shù)k解：（1）通過分析實驗數(shù)據(jù)可以看出：當c(B)保持不變時，c(A)每減少一半時r減少4倍;而當c(A)保持不變，c(B)增大1倍，r增大1倍，說明反應速率與[c(A)]2和c(B)成正比，則速率方程為r=k[c(A)]2·c(B),所以對A為2級，對B為1級。(2)k===6.0×10-2L2·mol-2·S25℃，2NO(g)+O2(g)=2NO2c(NO)/mol·L-1c(O2)/mol·L-1r/mol·L-1·S-10.00200.00102.8×10-50.00400.00101.1×10-40.00200.00205.6×10-5寫出反應速率方程式：計算25℃c0(NO)=0.0030mol·L-1，c0(O2)=0.0015mol·L-1時相應的初始速率為多少？解：（1）由表中數(shù)據(jù)可以看出，當c(NO)保持不變，c(O2)增大至2倍，r增大至原來的2倍,即r∝c(O2)，當c(O2)不變，c(NO)增大至2倍，r增大至原來的4倍，即r∝[c(NO)]2，所以，反應速率方程為r=k[c(NO)]2·c(O2)(2)將表中任一組數(shù)據(jù)代入反應速率方程，可算出反應速率常數(shù)，如k===7.0×103mol-2·L2·S-1將另兩組分別代入上式求出k，將3個k取平均值，則k=7.0×103mol-2·L2·S-1(3)當c(NO)=0.0030mol·L-1,c(O2)=0.0015mol·L-1r=k[c(NO)]2·c(O2)=7.0×103×(0.0030)2×0.0015=9.5×10-5mol·L-1·S-1例4.1分解反應2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)，已知338K時，k1=4.87×10－3s－1；318K時，k2=4.98×10－4s－1。求該反應的活化能Ea和298K時的反應速率常數(shù)k3。解：T1=338K，k1=4.87×10－3s－1；T2=318K，k2=4.98×10－4s－1；T3=298K（1），即解之得，Ea=1.02×105(J·mol－1)（2），即解之得，k3=3.74×10－5s－1例4.5在306K和343K時反應N2O4(g)?2NO2(g)的標準平衡常數(shù)為0.259和2.39，設該反應的不隨溫度而變化，試求此。解：；R=8.314J·mol·K－1代入數(shù)據(jù)，得5.7分解反應2NO2(g)→2NO(g)+O2(g)在319℃時，k1=0.469mol·L-1·S-1；在354℃時，k2=1.81mol·L-1·S-1。計算該反應的活化能Ea及383℃時速率常數(shù)解：（1）Ea=R=8.314×ln=114(kJ·mol-1)(2)ln=(-==2.26=9.58=9.58×k1=9.58×0.469=4.49（mol·L-1·S-1）5.9已知各基元反應的活化能如下表序號ABCDE正反應活化能/kJ·mol-1逆反應活化能/kJ·mol-170164020202035458030在相同溫度下：（1）反應是吸熱反應的是A：（2）放熱最多的反應是D；（3）正反應速率常數(shù)最大的反應是B；（4）反應可逆程度最大的反應是C；（5）正反應的速率常數(shù)k隨溫度變化最大的是A；例4－2在1073K時，發(fā)生反應：2NO(g)+2H2(g)→N2(g)+2H2O(g)。實驗中，配制一系列不同組成的NO與H2的混合物。先保持c(H2)不變，改變c(NO)，在適當?shù)臅r間間隔內(nèi)，通過測定壓力的變化，推算出各物種濃度的改變，并確定反應速率。然后保持c(NO)不變，改變c(H2)，進而確定相應條件下的反應速率。實驗數(shù)據(jù)見下表：實驗編號c(H2)/mol·L－1c(NO)/mol·L－1υ/mol·L－1·s－1123450.00600.00600.00600.00300.00150.00100.00200.00400.00400.00407.9×10－73.2×10－61.3×10－56.4×10－63.2×10－6試根據(jù)實驗所得的數(shù)據(jù)，確定該反應的速率方程式。解：由表中數(shù)據(jù)可以看出，當c(H2)不變時，c(NO)增大至2倍，υ增大至4倍，說明υ∝c2(NO)；當c(NO)不變時，c(H2)減小一半，υ也減小一半，說明υ∝c(H2)。因此，該反應的速率方程式為：υ=k·c2(NO)·c(H2)該反應對NO是二級反應，對H2是一級反應，總反應級數(shù)為3。將表中任意一組數(shù)據(jù)代入上式，可求得反應的速率常數(shù)?，F(xiàn)將第一組數(shù)據(jù)代入：必要時可取多組k的平均值作為速率方程式中的速率常數(shù)。所以，該反應的速率方程式為：υ=1.3×102·c2(NO)·c(H2)例4－3在CCl4溶劑中，N2O5分解反應為：2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)在298.15K和318.15K時反應的速率常數(shù)分別為0.469×10－4s－1和6.29×10－4s－1，計算該反應的活化能Ea。解：因：T1=298.15K，k1=0.469×10－4s-1；T2=318.15K，k2=6.29×10－4s-1由(4－12)可得：例4－4膦PH3與乙硼烷B2H6反應：PH3(g)+B2H6(g)→PH3-BH3(g)+BH3(g)其活化能Ea=48.0kJ·mol－1。若測得298K下反應的速率常數(shù)為k1，計算當速率常數(shù)為2k1時的反應溫度。解：Ea=48.0kJ·mol－1，k2=2k1，T1=298K例4－6已知下列反應的平衡常數(shù)(1)HCN?H＋+CN－K1Θ=4.9×10－10(2)NH3+H2O?NH4＋+OH－K2Θ=1.8×10－5(3)H2O?H＋+OH－KwΘ=1.0×10－14試計算下面反應的平衡常數(shù)KΘ：NH3＋HCN?NH4＋＋CN－解：(1)式+(2)式-(3)式得：NH3+HCN?NH4＋+CN－因此例4－8已知合成氨反應N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)，△rHmΘ=-92.22kJ·mol－1若室溫298K時的K1Θ=6.0×10－5，試計算700K時的平衡常數(shù)K2Θ。解：根據(jù)公式(4－24)得則K2Θ/K1Θ=5.2×10－10K2Θ=3.1×10－14例4－11已知反應：CaCO3(s)?CaO(s)+CO2(g)在973K時，KΘ=3.00×10－2；在1173K時，KΘ=1.00。問：(1)該反應是吸熱反應還是放熱反應？(2)該反應的△rHmΘ是多少？解：(1)因為該反應的KΘ值隨溫度的升高而增大，所以該反應為吸熱反應。(2)由有△rHmΘ=1.66×105J·mol－1=166kJ·mol－1（由△rHmΘ＞0也可判斷該反應為吸熱反應）pV=nRT（6-2）R為摩爾氣體常數(shù)。其數(shù)值取決于p和V的單位。由于在標準狀況下，p=1.01325×105Pa,T=273.15K,1mol氣體的體積Vm=22.414×10-3m3·molR===8.314Pa·m3·mol-1·K-1=8.314kPa·L?mol-1·K-1=8314Pa·L·mol-1·K-1使用氣體常數(shù)時，必須注意p、V的單位，以便選用適當?shù)腞值。表6-1不同單位的摩爾氣體常數(shù)R的數(shù)值P和V的單位atm，LmmHg，LPa,L(換算成焦)Pa，m3R的值0.0821atm·L·mol-1·K-162.36mmHg·L·mol-1·K-18.314J·mol-1·K-18.314Pa·m3·mol-1·K-1[例6-1]在一定的溫度和壓力下，560mL的CO2重1.00g；在相同溫度和壓力下，另一880mL的氣體重1.50g。試求另一氣體的相對分子質(zhì)量。解：由(6-2）式及n=m/M,其中m是氣態(tài)物質(zhì)的質(zhì)量,可得：M=因為T、P相同，所以=Mx==44.0=42.0答：這種氣體的相對分子質(zhì)量為42.0。[例6-2]由NH4NO2分解制氮氣，在296K及9.56×105Pa壓力下，用排水集氣法收集到0.0575L氮氣，計算：（1）氮氣的分壓；（2）干燥后氮氣的體積（在296K，壓強為9.56×105Pa下）（已知水在296K時的飽和蒸氣壓為2.81×103Pa）解：（1）p(N2)=－p(H2O)=9.56×105-2.81×103=9.53×105（Pa）（2）經(jīng)干燥后的氮氣，其壓力與混合氣體總壓力相同，因此具有分體積。因為p(N2)=V(N2)所以V(N2)===0.0573L[例6-3]在298K時，將壓力為3.33×104Pa的氮氣0.2L和壓力4.67×104Pa的氧氣0.3L移入0.3L解：由p1V1=p2V2得氮氣的分壓力:p(N2)=3.33×104Pa×=2.22×104Pa氧氣的分壓力: