第三章 化学反应速率和化学平衡习题3-1 什么是反应的速率常数？它的大小与浓度、温度、催化剂等因素有什么关系？ 答：反应的速率大都可以表示为与反应物浓度方次的乘积成正比：υ=k·c α(A)·c β(B)，式中比例常数k 就是速率常数。
速率常数在数值上等于反应物浓度均为1 mol·L -1时的反应速率。
k 的大小与反应物浓度无关，改变温度或使用催化剂会使速率常数k 的数值发生变化。
习题 3-2 什么是活化能？答：Arrhenius 总结了大量实验事实，提出一个经验公式：速率常数k 的对数与1/T 有线形关系：C TRE k a +⋅-=1ln 式中E a 就是活化能，它表示活化分子具有的最低能量与反应分子平均能量之差。
习题3-3 什么是催化剂？其特点有哪些？答：某些物质可以改变化学反应的速率，它们就是催化剂。
催化剂参与反应，改变反应历程，降低反应活化能。
催化剂不改变反应体系的热力学状态，使用催化剂同样影响正、逆反应的速率。
不影响化学平衡，只能缩短达到平衡的时间。
习题3-4 NOCl 分解反应为2NOCl→2NO+Cl 2实验测得NOCl 的浓度与时间的关系如下：t/s0 10 20 30 40 50 c （NOCl ）/mol·L -1求各时间段内反应的平均速率；用作图法求t =25s 时的瞬时速率。
解：t=0-10s 时，1042.100.2-=∆∆=t c υ= ·L -1·s -1 t=10-20s 时，102099.042.1--=∆∆=t c υ= ·L -1·s -1 t=20-30s 时，203071.099.0--=∆∆=t c υ= ·L -1·s -1 t=30-40s 时，304056.071.0--=∆∆=t c υ= ·L -1·s -1 t=40-50s 时，405048.056.0--=∆∆=t c υ= ·L -1·s -1 作图法略。
习题3-5 660K 时反应2NO + O 2→2NO 2 ，NO 和O 2的初始浓度c (NO )和c (O 2)及反应的初始速率υ的实验数据：c (NO )/mol·L -1c (O 2)/mol·L -1υ/mol·L -1·s -1（2）求出反应的级数和速率常数； （3）求c (NO )= c (O 2)= ·L -1时的反应速率。
解： (1) 设反应的速率方程为υ = k·c α(NO)·c β(O 2),将数据代入得： = k ⨯ ⨯ ①= k ⨯ ⨯ ② = k ⨯ ⨯ ③②／① 得 β =1 ③／② 得 α =2∴ 反应的速率方程为υ= kc ２(NO)c (O 2)（2） 反应的级数为α+β ＝3 速率常数k = (mol·L -1)-2·s -1 （3） υ = mol·L -1·s -1习题3-6 某反应25℃时速率常数为×10-3s -1，35℃时为×10-3s -1。
根据van’t Hoff 规则，估算该反应55℃时的速率常数。
解： k (35℃)/k (25℃) = γ = k (55℃)/k (35℃)= γ 2k (55℃)= γ 2⨯ k (35℃) =⨯⨯10-3 = ⨯10-3s -1习题3-7 求反应C 2H 5Br→C 2H 4+HBr 在700K 时的速率常数。
已知该反应活化能为225 kJ·mol -1，650K 时k =×10-3s -1。
解：设700K (T 2)时的速率常数为k 2, 650K (T 1)时的速率常数为k 1。
根据Arrhenius 公式⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=1212a 12303.21gT T T T R E k k 122332109.3650700314.8303.2)650700(10225100.2lg ---⨯=⨯⨯⨯-⨯=⨯S k k习题3-8 反应C 2H 4+H 2→C 2H 6 在300K 时k 1 = ×10-3mol·L -1·s -1，400K 时k 2 = ×10-3 mol·L -1·s -1，求该反应的活化能E a 。
解：根据Arrhenius 公式1-a a 332112a 12mol kJ 4.12400300314.8303.2)300400(103.1105.4lg 303.2)(lg⋅=⨯⨯⨯-=⨯⨯⋅⋅-=--E E T T R T T E k k习题3-9 某反应活化能为180kJ·mol -1，800K 时反应速率常数为k 1，求k 2＝2k 1时的反应温度。
解：2231112800314.8303.2)800(101802lg 2lg lg T T k k k k ⨯⨯-⨯=== k 2 = 2k 1时的反应温度T 2 = 821K习题3-10 写出下列反应的标准平衡常数表示式223422232N (g) +3H (g) = 2NH (g)CH (g) + 2O (g) = CO (g) + 2H O(l)CaCO (s) = CaO(s) + CO (g)解： （1）()()()3θ2θ2θ3θ/)H (/)N (/)NH (p p p p p p K⋅=（2）()()()2θ2θ42θ2θ/)O (/)CH (/)CO (p p p p p p K ⋅=（3）θ2θ/)CO (p p K =习题3-11 已知在某温度时（1）2CO 2(g) ᆖ2CO(g) + O 2(g) θ1K = A（2）SnO 2(s) +2CO(g) ᆖSn(s) + 2CO 2(g) θ2K = B,则同一温度下的反应 （3）SnO 2(s) 〓 Sn(s) + O 2(g)的θ3K 应为多少？ 解： （3）=（1）+（2）θ3K =θ1K ·θ2K = AB习题3-12 在1273K 时反应：FeO (s )+ CO (g )ᆖFe (s )+ CO 2(g )的K θ = ，若CO 和CO 2的初始分压分别为500 kPa 和100 kPa ，问：（1）反应物CO 及产物CO 2的平衡分压为多少？（2）平衡时CO 的转化率是多少？（3）若增加FeO 的量，对平衡有没有影响？解 : (1) FeO(s) + CO(g) ᆖFe(s) + CO 2(g)起始时刻p/Pa 500 100平衡时刻p/Pa 500-x 100+x5.0500100)CO ()CO (θθ2θ=-+==xxp p p p K x = 100kPaCO 的平衡分压为400 kPa , CO 2的平衡分压为200 kPa . (2) 平衡时CO 的转化率α =%100500)400500(⨯- = 20%(3) 增加FeO 的量，对平衡有没有影响。
习题3-13 在585K 和总压为100 kPa 时，有%NOCl (g )按下式分解：2NOCl (g )〓 2NO (g )+ Cl 2(g )若未分解时NOCl 的量为1mol 。
计算(1)平衡时各组分的物质的量；（2）各组分的平衡分压；（3）该温度时的K θ。
解：(1) 2NOCl （g ）ᆖNO （g ）+Cl 2（g ）未分解时各组分的物质的量n/mol 1 0 0 平衡时各组分的物质的量n/mol22kPa)Cl (44kPa 1001.2820.564)NO (34kPa 1001.2820.436)NOCl ()2(2==⨯==⨯=p p p()()()()()()368.0100/34100/22100/44)NOCl ()Cl ()NO ()3(222θθ22θθ==⋅=p p p p p p K习题3-14 反应Hb·O 2(aq )+CO (g )ᆖHb·CO (aq )+O 2(g )在298K 时θK = 210，设空气中O 2的分压为21kPa ，计算使血液中10%红血球(Hb·O 2)变为Hb·CO 所需CO 的分压。
解： Hb·O 2(aq )+ CO (g )ᆖHb·CO (aq )+ O 2(g )()[][]()[][]()[][]()[][][]()210CO 910211/CO)(/O Hb 9.0/)O (/O Hb 1.0/CO)(/O Hb /)O (/CO Hb 3θθ2θ2θ2θθ2θ2θθ=⨯⨯=⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅=p p p c c p p c c p p c c p p c c K∴ 使血液中10%红血球(Hb·O 2)变为Hb·CO 所需CO 的分压p (CO) = kPa习题3-15 计算反应CO+3H 2ᆖCH 4+H 2O 在298K 和500K 时的K θ值（注意：298K 和500K 时水的聚集状态不同，利用θm f H ∆，θm S 计算）。
解： 298K 时 CO (g ) + 3H 2 (g) ᆖ CH 4(g) + H 2O(l)θmf H ∆/ kJ·mol -1 0 θmS / J·K -1·mol -1 θmr H ∆ = kJ·mol -1 θmr S ∆ = J·K -1·mol -1 θmr G ∆ = θm r H ∆θm r S T ∆-= kJ·mol -1θmr G ∆ = -RT ln K θ= ⨯298ln K θK θ (298K)= ⨯ 1026500K 时 CO (g ) + 3H 2 (g) ᆖ CH 4 (g) + H 2O (g)θm f H ∆/ kJ·mol -1 0θm S / J·K -1·mol -1θm r H ∆ = kJ·mol -1θm r S ∆ = J·K -1·mol -1θm r G ∆ = θm r H ∆θm r S T ∆-= kJ·mol -1θm r G ∆= -RT ln K θ= ⨯500ln K θK θ (500K) = ⨯ 1010习题3-16 反应H 2(g )+I 2(g )ᆖ2HI (g )在713K 时K θ = 49，若698K 时的K θ =（1）上述反应θm r H ∆为多少？（698~713K 温度范围内），上述反应是吸热反应，还是放热反应？（2）计算713K 时反应的θm r G ∆。