概念、习题与解答
?? 881.8J.mol?1??rHm ?550?rSm平衡时系统CO分压：P(CO)=
7.51?10?2?p?=2.74×104Pa
? ?rSm=
9336.2?881.8?84.5J.mol?1.K?1
550?4501-11、在693K时，反应2HgO(s)=2Hg(g)+O2(g)在密闭容器内发生，，所生成的两种气体总压力为5.16×104Pa.。已知该反应的?rHm??= 881.8?550?84.5?47356.8J.mol?1 ?rHm?304.3kJ.mol?1，求该分解反应在723K
(2)600K ??rGm?47356.8?600?84.5??3343.2J.mol?1
1lnK??ln(PBr22Br122(?3343.2)P?)?ln(P100)??8.314?600=0.67
PBr2?e2?0.67?100kPa?382kPa
382?1000?2?10?32 分解率=分解n2nBr?28.314?6000.5?0.5?0.5?61.3%
（知识点：根据平衡分压计算平衡常数，根据平衡常数计算热力学函数） 1-10、在1200K时，CaCO3的分解反应按下式进行：
(1):CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)
已知该反应达到平衡时，CO2的分压为3.95×103Pa；同时又已知反应(2):C（s）+CO2(g)=2CO(g)在1200K时的标准平衡常数为1.9.现将固态的C,CaO,CaCO3同置于一密闭容器中，并让其在1200K时反应，求平衡态时CO的分压。
答：密闭容器的平衡系统同时存在两个反应，可以合并为(3) (3)=(1) +(2) (3) CaCO3(s) + C(s) = CaO(s) + 2CO(g)
K?3?(PcoP?)2 K?Pco2??Pco2?3.95?103Pa3?(P?)=K1?K2=(P?)?K2?100000Pa?1.9=7.51×10-2 时的标准平衡常数。
答：根据反应中化学计量数关系可知 p(总)=p(Hg)+p(O2)= 2 p(O2)+ p(O2)=3 p(O2) p(O2)=1/3 p(总)=1.72×104Pa p(Hg)=3.44×104Pa
?(693K)?(PHg2PO23.44?10421.72?104K?)(P?)=(10)(10)=2.03×10-2P55 利用 lnK?(T?2)?rK?(T?Hm1)R(T2?T1T) 1T2lnK?(723K)2.03?10?2?304.3?1038.314(723?693693?723) K?(723K)?0.182 1-*12、反应C(石墨) + CO2(g) =2CO(g)的有关热力学数据（298K）
??kJ?mol?1 ??fHm/fGm/kJ?mol?1
CO2(g) -393.5 -394.4
CO(g) -110.5 -137.2 (1) 判断该反应在600K、标准状态下能否自发进行？ (2) 估算1000K和100kPa下，CO2转化率？
(3) 欲使CO2转化率达到90%,反应温度应达到多高？
答：（1）求??rGm(600K)
概念、习题与解答
??-1
rHm(298K)={2（-110.5）-（-393.5）}=172.5kJ.mol
?G?-1
rm(298K)={2（-137.2）-（-394.4）}=120kJ.mol
?S?rm(298K)=
172.5?120298?0.1762kJ.mol?1.K?1
??)= ???rGm(600KrHm(298K)?600?rSm(298K)
172.5-600×0.1762＝66.78kJ.mol-1
>0
所以该反应在600K、标准状态下不能自发进行
（2）1000K转化率—K?—?G?rm(1000K)
??1000K)?172.5-1000×0.1762＝ -3.7kJ.mol-1
rGm(
lnK???(?3.7?1000)8.314?1000?0.445 K??e0.445?1.56
设 开始n(CO2)=1mol 转化n(CO2)= xmol
平衡 n(CO2)=(1-x) mol n(CO)= 2xmol n(总)= 1+x
平衡相对分压
P(CO2)?1?xP?1?x?p(总）p??1?x1?x
P(CO)?2xp(总）P?1?x?p??2x1?x ?2
K??{P(CO)/P}(2x)2P??1?x?(CO2)/P1?x1.56 x=0.53mol 1?x
1000K转化率=53%
?2(3)当转化率=90% x=0.90mol K??{P(CO)/P}(2x)2
P?1?x?(CO2)/P1?x?17.05 1?x ??rGm(TK)??8.314?Tln17.04?{172.5?T?0.1762}?1000
-23.57T=172500-176.2T T=1130K
1-*13、反应C6H5C2H5(g) = C6H5C2H3(g) + H2(g) 在873K和100kPa下达到平衡。求下列情况下乙苯转化为笨乙烯的转化率(873K
K?=8.9×10-2)
（1）以纯乙苯为原料
（2）原料气中加入不起反应的水蒸气，使物质的量之比为
n(乙苯)：n(水)=1：10
答：设起始取1mol乙苯气体，达到平衡时转化率(1)为x (2)为y
C6H5C2H5(g) = C6H5C2H3(g) + H2(g)
（1）平衡时 (1-x)mol x mol x mol n(总)=(1+x)mol （2）平衡时 (1-y)mol y mol y mol n(总)=(1+y+10)mol
P(H2)(C6H5C2H3） 根据 P(A)??pp?A=
nnp总 K?=
P总p
(C6H5C2H5)p?(x100kPa2（1）K?=
1?x?p?)1?x100kPa?8.9?10?2 x = 0.29
1?x?p?概念、习题与解答
(y100kPa2(2)
K?=
11?y?p?)1?y100kPa?8.9?10?2 y=0.62
11?y?p?由计算得到的结论时，加入不参与反应的水，（相当于增大体积）平衡向气体分子数增大的方向移动，使反应进行程度增大，转化率提高。
2、化学反应速率——计算
反应级数、反应速率方程式、速率常数
2-1、 400℃时，反应CO(g)?NO2(g)?CO2(g)?NO(g)的速度常数
k?0.50dm3?mol?1s?1，对于CO、NO2都是一级反应。问
（1）反应的总级数是多少？ （2）当c(CO)?0.025mol?dm?3，c(NO2)?0.040mol?dm?3时反应速度v = ？
答：
（1）因对于CO、NO2都是一级反应，所以反应的总级数n=2 (2) ??kc(CO)?c(NO2)
=
0.50dm3?mol?1s?1×0.025mol?dm?3×0.040mol?dm?3
= 0.0005mol?dm?3?s?1
2-1 高层大气中微量臭氧O3吸收紫外线而分解，使地球上的动物免遭辐射之害，但低层的O3却是光化学烟雾的主要成分之一。低层O3可通过下列过程形成：（1）NO2?NO +O (一级反应)，k1=6.0×10-3s-1
（2）O + O2? O3 (二级反应)，k2=1.0×106mol-1.L.s-1
假设由反应（1）产生氧原子的速率等于反应（2）消耗氧原子的速率，当空气中NO2浓度为3.0×10-9mol.L-1时，污染空气中O3的生成速率是多少？
答：由反应式（2）可知O3的生成速率等于O的消耗速率
由反应式（1）可知O的生成速率等于NO2消耗速率
又假设由反应（1）产生氧原子的速率等于反应（2）消耗氧原子的速率
dc(O3)??dc(NO2)?k所以有dtdt1c(NO2)
dc(O3)?6.0×10-3×3.0×10-9 = 1.8×10-11dt mol.L-1.s-1 2-2、在TK时，对于某反应2A(aq)+2B(aq)+2D(aq)=G(s)+2M(1), 测得如下表的动力学数据，
序号 起始浓度c/mol.dm-3 起始反应率 c (A) c (B) c (D) c/mol.dm-3.s-1 1 0.010 0.010 0.10 1.75×10-6 2 0.030 0.010 0.10 5.25×10-6 3 0.030 0.020 0.10 10.5×10-6 4 0.030 0.020 0.20 10.5×10-6 （1）写出该该反应的速率方程式，并确定该反应的级数。
（2）计算这个反应在TK速率常数k。
（3）计算当c (A)=0.040 mol.dm-3 ，c (B)=0.030 mol.dm-3这个反应在TK反应速率。 答：
概念、习题与解答
（1） 从试验序号1、2可知
??c(A) 从试验序号2、3可知??c(B)
从试验序号3、4可知??{c(D)}0 即速率与反应物D无关
所以速率方程式为：
??kc(A)?c(B) 反应的总级数n=2
（2） 任选一组（如1组数据）数据计算速率常数（用任一组数据计算结果应相同，
但由于试验操作误差存在，会有差别，对实验数据的处理严格讲应取各组数据处理结果的平均值。）
3
1.75?10?6mol.dm?.s?1k?0.010?0.010(mol.dm)?1.75?10?2?32dm3.mol?1.s?1 （3）??1.75?10?2?0.040?0.030= 2.1×10-5mol.dm-3.s-1
2-3、在8000
C时，对反应2NO + 2H2 = N2 +2H2O 进行了实验测定，有关数据如下：
起始浓度c/mol.dm-3 起始反应率 实验编号 c (NO)/10-3 c (H2)/10-3 c/mol0.dm-3.s-1 1 6.00 1.00 3.19 2 6.00 2.00 6.36 3 6.00 3.00 9.56 4 1.00 6.00 0.48 5 2.00 6.00 1.92 6 3.00 6.00 4.30 （1）写出该该反应的速率方程式，并确定该反应的级数。
（2）计算这个反应在8000C速率常数k。 （3）计算当c (NO)=4.00×10-3mol.dm-3 ，c (H2)=5.00×10-3 mol.dm-3这个反应在8000C 反应速率。 答：
(1) 从试验序号1-3可知 ??c(H2) 从试验序号4-6可知??c2(NO) 所以速率方程式为：
??kc2(NO)?c(H2) 反应的总级数n=3
(2) 任选一组（如2组数据）数据计算速率常数
6.36?10?3mol.dm?3.s?1k?(6.00?10?3)2(2.00?10?3)(mol.dm?3)3?8.83?104(mol.dm?3)2.s?1
（3）??8.83?104?(6.00?10?3)2?2.00?10?3= 7.06×10-3mol.dm-3.s-1
一级反应特征——lnc = lnc0 – kt
t1/2?ln2k 2-4、某抗生素在人体血液中呈现一级反应。如果给病人在上午8时注射一针抗生素，
然后在不同时刻t 后测定抗生素在血液中的质量浓度，得到如下数据： t（h） 4 8 12 16
?（mg·L-1） 4.80 3.26 2.22 1.51
试求：（1） 反应的速率常数和半衰期；
(2）若抗生素在血液中的质量浓度不低于3.7mg·L-1才为有效，问大约何时应注射第二针？ 答：（1） 根据实验数据得到
ln4.8?lnc0?k?4
概念、习题与解答
ln3.26?lnc0?k?8
ln
k?ln4.8?ln3.26?0.096h?18?4 （用其它数据也可以求速率常数） ln20.693??7.22hlnc0?ln3.26?0.096?8?1.953k0.096
ln3.7k28.94EaT?321?ln?()k13.22R321T T=329K=560C
t1/2?（2）
ln3.7?lnc0?k?t?1.953?0.096?t
t = 6.7h 大约6.7h注射第二针
ln (一级反应特点：半衰期与初始浓度无关，阿伦尼乌斯公式
c1?k(t2?t1)c2 )
2-5、蔗糖水解是一级反应 C12H22O11+H2O = 2 C6H12O6 反应的活化能为110kJ.mol-1,480C反应的速率常数k=3.22×10-4s-1。
求（1）该温度下20.0g蔗糖水解掉一半所需时间。 （2）1小时后蔗糖水解还剩多少？
（3）若要求在30分钟之内分解掉80%，温度应升高多少？
答：（1）
t1/2?ln20.693??2.15?103s?4k3.22?10
ln （2）
c0m20.0?ln0?ktln?3.22?10?4?3600cmm m=6.27g
ln (3)
c0?k?1800?4?1c0(1?80%) k?8.94?10s