（新）无机化学习题参考答案(4)

10．?- 溴代丙酸遇热按下式分解，属于一级反应：

CH3CHBrCOOH ? CH2 = CHCOOH + HBr

反应前（t = 0）取一定体积的? - 溴代丙酸溶液，用NaOH标准溶液滴定，消耗10.00ml。然后将温度升高至TK开始反应。反应进行t min后，滴定相同体积的溶液（包括反应物和生成物），所消耗的同一NaOH标准溶液的体积如下：

时间t（min） 0 100 200

消耗NaOH 溶液的体积V（ml） 10.00 10.25 10.50

试求： （1）此反应的速率常数；

（2）此反应的半衰期；

（3）? - 溴代丙酸分解1/3所需要的时间。

解：.(1) 设NaOH浓度为a（mol·L-1），α-溴代丙酸溶液体积为V（ml），

则α-溴代丙酸溶液的起始浓度: c0 = 10.00 a / V (mol·L-1)

由反应式可知： HBr所消耗NaOH体积 = t 分钟后所消耗NaOH体积

- 反应前(t=0) 所消耗NaOH体积

t1 = 100 min 时:：

c ( HBr) = ( 10.25 – 10.00 )× a / V = 0.25 a / V (mol · L) c (α-溴代丙酸 ) = ( 10.00 – 0.25 )× a / V = 9.75 a / V (mol · L)

据 lnc01c110.00?k1t 有：k1＇= ln0?ln?2.53?10?4(min?1) ctc1009.75110.00ln?2.56?10?4(min?1) 2009.50-1

-1

同理，由 t2 = 200 min 可得：k1＂=

- 4

∴ k1 = ( k1＇+ k1＂) / 2 = 2.54 ×10 (2) 半衰期 t1/2?(3) t?0.6930.693??2728(min) ?4k12.54?10c1ln0?1596(min) 2k1c03

11．在301K时，鲜牛奶大约4小时变酸，但在278K冰箱内可保持48小时。假定反应速率与变酸时间成反比，试估算牛奶变酸反应的活化能。 解：已知：T1 = 278 K , t1 = 48 h ,T2 = 301 K , t2 = 4 h ;

依题意：v ∝ 1 / t

设反应速率方程为：v = k·c 则有：

12．人体内某一酶催化反应的活化能是50.0kJ·mol-1，试计算发烧40℃的病人与正常人（37℃）相比该反应的反应速率加快的倍数。

解：已知： Ea = 50.0 kJ·mol, T1 = 310 K , T2 = 313 K ,

∵ v ∝ k ∴

13．尿素的水解反应如下：

CO（NH2）2 + H2O ? 2NH3 + CO2

无酶存在时，反应的Ea为120 kJ·mol-1。当尿素酶存在时，反应的活化能降为46kJ·mol-1。若无酶存在时，频率因子A的数值相同。

试计算：（1）在298K时，由于尿素酶的催化作用，反应速率是无酶存在时的多少倍？

（2）无酶存在时，温度要升高到何值时才能达到酶催化时的反应速率？

解： 已知： Ea1 = 120 kJ·mol-1 ，Ea2 = 46 kJ·mol-1 ，T = 298 K

（1）设反应速率方程为：v = k·cn , 则 v2 / v1 = k2 / k1 据

有

lnk??Ea?lnARTlnE(T?T)v2k?ln2?a?21v1k1RT1T2-1

n

k2v2/cnv2t1???k1v1/cnv1t2?Ea???2.303RT1T2k2lg(T2?T1)k12.303RT1T2tlg1(T2?T1)t22.303?8.314?278?30148lg?75.2(kJ?mol?1)(301?278)450.0?103?(313?310)??0.18592.303?8.31?310?313v2?1.20 (倍) v1

(2 )

lnk2??lnk1??Ea2RT2Ea1RT1?lgA?lgA 依题意： T2?T1 ? 298 K ： lnk2Ea1?Ea2?k1RT120?103?46?103??29.8688.314?298k2·/k1?9.4?1012?v2/v1?9.4?1012?lnk2Ea?T2?T1?????k1R?TT?12?T2?298Rk?ln2298?T2Eak18.314lg9.4?1012?2.07?10?3120?103?T2?777.3(K)?第七章

1.用离子-电子法配平下列氧化还原反应式

（1）Cr2O72－ + Fe2+ → Cr3+ + Fe3+ + H2O(酸性介质) （2）Mn2+ + BiO3－ + H+ → MnO4－ + Bi3+ + H2O （3）H2O2 + MnO4－ + H+ → O2 + Mn2+ + H2O 答：（1）Cr2O72－ + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O

（2）2Mn + 5BiO3 + 14H = 2MnO4 + 5Bi + 7H2O （3）5H2O2 + 2MnO4－ + 6H+ = 5O2 + 2Mn2+ + 8H2O

2.根据标准电极电势表，将下列氧化剂、还原剂按照由强到弱分别排列成序： Hg2+ Cr2O72－ H2O2 Sn Zn Br－ 答：氧化剂由强到弱：H2O2> Cr2O72－> Hg2+ 还原剂由强到弱：Zn > Sn > H2O2> Br－

3.查出下列电对的φ，判断哪一种物质是最强的氧化剂，哪一种物质是最强的还原剂？ （1）MnO4/ Mn MnO4/MnO2 MnO4/MnO4

（2）Cr3+/Cr CrO2－/Cr Cr2O72－/Cr3+ CrO42－/Cr(OH)3 答：（1）MnO4－是最强的氧化剂，MnO42－是最强的还原剂。 （2）Cr2O72－是最强的氧化剂，Cr是最强的还原剂。

－

＃

2+

－

+

－

3+

2+

－－

2－

4.若下列反应在原电池中正向进行，试写出电池符号和电池电动势的表示式。 （1）Fe + Cu2+（2）Cu2+ + Ni

2+

Fe2+ + Cu Cu + Ni2+

－1

答：（1）（－）Fe | Fe (1 mol·L) || Cu (1mol·L) | Cu（＋） E = φ(+) －φ(－)

2+－1

0.0592[Cu2?]= φ(Cu/Cu) － φ(Fe/Fe) + lg 2?[Fe]2＃

2+

＃

2+

（2）（－）Ni | Ni2+ (1mol·L－1) || Cu2+ (1mol·L－1) | Cu（＋）

E = φ(+) －φ(－)

0.0592[Cu2?]= φ(Cu/Cu) － φ(Ni/Ni) + lg 2?[Ni]2＃

2+

＃

2+

5.求出下列原电池的电动势，写出电池反应式，并指出正负极。

（1） Pt | Fe2+(1mol·L－1) , Fe3+(0.0001mol·L－1) || I－(0.0001 mol·L－1)，I2(s) | Pt 解：设右边为正极，左边为负极 E = φ(+) －φ(－)

[Fe3?]1＃3+2+

= φ(I2/I) + 0.0592lg?－φ(Fe/Fe)－0.0592 lg 2?[Fe][I]＃

－

= 0.535－0.771＋0.0592lg =0.238V > 0

1

0.0001?0.0001∴假设正确，电池反应式为 I2 + 2Fe2+ = 2I－ + 2Fe3+

（2）Pt | Fe3+(0.5 mol·L－1)，Fe2+(0.05 mol·L－1) || Mn2+(0.01 mol·L－1)，H+(0.1 mol·L－1)，MnO2（固）| Pt

解：设右边为正极，左边为负极 E = φ(+) －φ(－)

[Fe3?]10.0592＃3+2+=φ(MnO2/Mn)+lg－φ(Fe/Fe)－0.0592 lg 2?2?[Fe]2[Mn]＃

2+

=0.3406V > 0

∴假设正确，电池反应式为 MnO2 + 2Fe2+ + 4H+ = Mn2+ + 2Fe3+ + 2H2O

6.将Cu片插入盛有0.5 mol·L－1CuSO4溶液的烧杯中，银片插入盛有0.5 mol·L－1AgNO3溶液

的烧杯中，组成一个原电池。 （1）写出原电池符号；

（2）写出电极反应式和电池反应式 （3）求该电池的电动势。

解：（1）（－）Cu | Cu (0.5 mol·L) || Ag (0.5 mol·L) | Ag（＋） （2）正极反应 Ag+ + e－ 负极反应 Cu 2+ +2e－

Ag Cu

2+

－1

+－1

①×2＋②得电池反应式：2Ag+ + Cu = 2Ag + Cu 2+ （3）E =φ(Ag +/Ag) －φ(Cu 2+ /Cu)

=φ＃(Ag +/Ag)+0.0592lg[Ag +]－φ＃(Cu 2+ /Cu)－ =0.7996+0.0592lg0.5－0.3402－ =0.4505(V)

7.在pH = 3 和 pH = 6时，KMnO4是否能氧化I离子和Br离子？ 解：φ(I2/I) = 0.535V，φ(Br2/Br) = 1.08V

在酸性条件下：MnO4 + 8H + 5e → Mn + 4H2O [MnO4－]=[ Mn2+]=1 mol·L－1

φ(MnO4－/Mn2+)=φ＃(MnO4－/Mn2+)+pH=3时