专题七化学反应速率与化学平衡学号 姓名 得分1、高炉炼铁的基本反应之一如下:FeO (s )+ CO (g ) Fe (s )+ CO 2(g ) △H >0(1)则该反应中平衡常数K = 。
(2)已知1100℃时,K = 0.263,温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,高炉内CO 2和CO 的体积比值 ,平衡常数K 值 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)1100℃时,测得高炉中[CO 2]= 0.025mol ·L -1,[CO]= 0.1mol ·L -1,在这种情况下,该反应是否处于平衡状态 (填“是”、“否”),此时,化学反应速率是正υ 逆υ(填“>”、“=”、“<”),其原因是 。
2、温度对反应速率的影响可用阿伦尼乌斯公式的一种形式表示:()211212303.2lg T RT T T E k k -=式中k 1、k 2分别为温度T 1、T 2时某反应的速率常数;E 为反应的活化能(单位:kJ ·mol-1)(假定活化能在温度变化范围不大时是常数)。
又对同一反应,在不同温度下反应速率常数与反应时间的关系如下:1221t t k k =(1)现知在300K ,鲜牛奶5小时后即变酸,但在275K 的冰箱里可保存50小时,牛奶变酸反应的活化能是多少? (2)若鲜牛奶存放2.5小时后即变酸,则此时温度为多少?3、在水溶液中,反应Hg +22+ Tl 3+= 2Hg 2++ Tl +的速度表达式为υ= k [Hg +22][Tl 3+]/[Hg 2+],试推测其反应历程。
4、一定温度下,按下式发生分解反应:N 2O 5(g )2NO 2(g )+1/2O 2(g )实验测得的数据如下表:(1)求各时间间隔内N 2O 5分解的平均反应速率。
(2)求1000s 时,生成NO 2的瞬时反应速率。
逆υ=k的关系6、某抗生素在人体血液中呈现简单级数的反应,若给病人在上午8时注射一针抗生素,然后在不同时刻t 测定抗生素在血液中的浓度c (以mg/100cm 3表示),得到如下数据:(1)确定反应级数。
(2)求反应的速率常数k 和半衰期t 1/2。
(3)若抗生素在血液中浓度不低于0.37 mg /100 cm 3才有效,问大约何时该注射第二针?7、400℃下,1L 容器内N 2、H 2、NH 3三种气体的平衡浓度分别是:[N 2]=1.0 mol ·L-1、[H 2]= 0.50 mol ·L -1、[NH 3]= 0.50 mol ·L -1。
如果保持温度不变,而要使N 2的平均浓度增加到1.1 mol ·L -1需要从容器中取走多少摩尔的氢气才能使体系重新达到平衡?8、平衡常数K C 的数值大小,是衡量化学反应进行程度的标志。
在25℃时,下列反应的平衡常数如下: N 2(g) + O 2(g) 2NO(g) K 1 = 1×10-30 2H 2(g) + O 2(g) 2H 2O(g) K 2 = 2×10 812CO 2 (g)2CO(g)+O 2(g) K 3 = 4×10-92(1)常温下,NO 分解产生O 2反应的平衡常数的表达式为K = 。
(2)常温下,水分解产生O 2,此时平衡常数值约为K = 。
(3)常温下,NO ,H 2O ,CO 2 三种化合物分解放出氧气的倾向大小顺序为 。
(4)北京市政府要求全市对所有尾气处理装置完成改装,以求基本上除去氮氧化物、一氧化碳污染气体的排放,而改装后的尾气处理装置主要是加入有效催化剂,你根据以上有关数据分析,仅使用催化剂除污染气体的可能性。
9、在900℃、101.325 kPa 下使CO(g)和H 2(g)的混合气体通过催化剂来研究下列平衡:CO 2(g)+H 2(g)CO(g)+H 2O(g),把反应达到平衡后的气体进行分析,得到各气体的分压分别为:2CO p = 21704 Pa, 2H p = 25825 Pa, O H p 2=CO p = 26892 Pa ,问各气体分压均为2×101.325 kPa 时反应能否自发进行?10、在630K 时,反应()()()g O g Hg s HgO 222+= 的标准自由能变化为44.3kJ ·mol -1。
试求此反应的K p 及630K 时HgO(s)的分解压。
如果此反应开始前容器中已有101325 Pa 的O 2,求在630 K 达平衡时与HgO (s) 共存的气相中Hg(g)的分压。
11、1273K 时H 2O(g) 通过红热的铁生产H 2,发生如下反应:Fe(s) + H 2O(g) FeO(s)+H 2(g),反应的平衡常数K P = 1.49(K p 是以各平衡混合气体分压表示的化学平衡常数)。
(1)计算每生产1.00 mol 氢气需通入水蒸气的物质的量为多少?(2)1273K 时,若反应体系中只有0.30 mol 的铁并通入1.00 mol 水蒸气与其反应,试计算反应后各组分的物质的量。
反应后体系是否处于平衡状态,为什么?(3)1273K ,当1.00 mol 水蒸气与0.80 mol 铁接触时,最后各组分的物质的量是多少?12、在298K 下,下列反应的?H 0m 依次为:C 8H 18(g) + 25/2O 2(g) → 8CO 2(g) + 9H 2O(l) ?1H 0m = – 5512.4 kJ ·mol -1C(石墨) + O 2(g) → CO 2(g) ?2H 0m = – 393.5 kJ ·mol -1H 2(g) + 1/2O 2(g) → H 2O(l) ?3H 0m= – 285.8 kJ ·mol -1 正辛烷、氢气和石墨的标准熵分别为:463.7,130.6,5.694J ·K -1·mol -1。
设正辛烷和氢气为理想气体,问:(1)298K 下,由单质生成1mol 正辛烷的反应的平衡常数0p K ,给出计算过程。
(2)增加压力对提高正辛烷的产率是否有利?为什么? (3)升高温度对提高产率是否有利?为什么?(4)若在298 K 及101.325 kPa 下进行,平衡混合物中正辛烷的摩尔分数能否达到0.1?(5)若希望正辛烷在平衡混合物中的摩尔分数达到0.5,则在298K 时,需要多大的压力才行?给出计算过程。
专题七参考答案:1、(1)[CO 2]/[CO] (2)增大 增大 (3)否 > [CO 2]/[CO]<0.263,碳元素守恒,故[CO 2]增大,[CO]减小,即正υ将大于逆υ。
2、(1)63.19 kJ ·mol -1(2)308.5 K3、Hg +22Hg + Hg 2+(快) Hg + Tl 3+ Hg 2+ + Tl +(慢)4、(1)2.96×10-3,2.24×10-3,1.30×10-3,1.04×10-3,0.72×10-3,0.52×10-3(单位:mol ·L -1·s -1) (2)3.52×10-3mol ·L -1·s -1(3)c 2(NO 2)·c 1/2(O 2) / c (N 2O 5) = k / k ’5(1)A υ= 1/2D υ (2)D (3)1υ∆>2υ∆6、(1)以ln c 对t 作图得一直线,说明该反应是一级反应。
(2)k = 0.09629 h -1 t 1/2 = ln2/k = 7.198 h (3)6.7 h7、0.46 mol8、(1)K =222NOO N c c c (2)5×10-82 (3)NO >H 2O >CO 2(4)NO 、CO 与O 2反应进行的程度很大,使用合适的催化剂加快反应速率,在水蒸气存在下生成HNO 3和CO 2,则基本上可以除去污染气体。
或由第1,3个反应及平衡常数可知2CO + 2NO=2CO 2 + N 2的K = 1/K 1K 2 = 2.5×10121,使用合适的催化剂加快反应速率,基本上可以除去污染气体。
9、(1)根据平衡常数定义,可利用900℃时各气体的平衡分压计算平衡常数P K 。
P K =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛0000222p p p p p p p p H CO O H CO =⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛1013252582510132521704101325268922=1.29 (2)根据化学反应恒温方程式判断过程能否自发进行。
Δr= –P K RT ln +P Q RT ln = – 8.314×1173 ln1.29+8.314×1173 ln⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯1013251013252101325101325210132510132521013251013252 = – 8.314×1173 ln1.29+8.314×1173 ln1 = – 2483(J.mol -1)或 P Q = 1<P K = 1.29 表明反应能自发向右进行。
P a m K RT K RT rG ln ln -=-=∆==m P 3⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-p p P P 反应达平衡时的分压为1,则 K p = p (H 2)/ p (H 2O) =1.49因为p (H 2) = n (H 2)RT / V p (H 2O) = n (H 2O)RT / V 所以K p = p (H 2)/ p (H 2O) = n (H 2) / n (H 2O) = 1.49当气相中n (H 2) = 1mol 时,气相中还应有1/1.49即0.67 mol 的H 2O(g)存在以维持平衡,故需通入1.67 mol 的H 2O(g) 才能产生1mol H 2(g)。
(2)当1.00 mol H 2O(g) 与0.30 mol Fe 反应时,将生成0.30 mol H 2(g),用于平衡的n (H 2O) = 0.30/1.49 = 0.20 mol所以当0.30 mol Fe 完全反应时共需0.30 + 0.20 = 0.5 mol H 2O (g ),现有1.00 mol H 2O (g ),故Fe 可完全反应。
此时体系组成为:H 2(g):0.30 mol ;H 2O(g):0.70 mol ;FeO(s)︰0.30 mol ;Fe :已不存在。