2022年高考化學(xué)微專題《速率常數(shù)的應(yīng)用》

1、速率常數(shù)的應(yīng)用一、智能補缺、知識拓展1 .速率常數(shù)含義反應(yīng)速率方程式中的比例常數(shù)k叫做化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)。速率常數(shù)(k)是指在給定溫度下，反應(yīng) 物濃度皆為1 molL i時的反應(yīng)速率。在相同的濃度條件下，可用速率常數(shù)大小來比較化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng) 速率?；瘜W(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度(或濃度的次方)成正比，而速率常數(shù)是其比例常數(shù)，在恒溫條件下， 速率常數(shù)不隨反應(yīng)物濃度的變化而改變。但受溫度、催化劑、固體表面性質(zhì)等因素的影響，通常反應(yīng) 速率常數(shù)越大，反應(yīng)進行得越快。不同反應(yīng)有不同的速率常數(shù)。因此，可以應(yīng)用速率方程求出該溫度 下任意濃度時的反應(yīng)速率。2 .速率方程一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以其計量數(shù)為

2、指數(shù)的塞的乘積成正比。對于反應(yīng)：aA(g)+bB(g)k=igG(g)+hH(g)則v 1E=k dCXAAc'B)(其中k a為正反應(yīng)的速率常數(shù))，v is=k .cg(G)d(H)(其中k通為逆反應(yīng)的 速率常數(shù))。如反應(yīng) 2NO2(g)<-2NO(g)+O2(g), v ,P.=k ,f.-c2(NO2), v ffi=k ii-c2(NO)-c(O2)(>3 .速率常數(shù)與化學(xué)平衡常數(shù)之間的關(guān)系一定溫度下，可逆反應(yīng):aA(g)+bB(g)、gG(g)+hH(g),達到平衡狀態(tài)時，v =k 1I:-ca(A).cb(B),g ha bg h kit c« (G)

3、 -ch (H)via=k.c (G>c (H),因平衡時 丫巾=丫逆，則 k.c (A>c (B尸ki«c (G>c (H),= ;i；L c (A) -c (B) =K二' 真題再現(xiàn)、辨明考向例1. (2021年河北高考真題13)室溫下，某溶液初始時僅溶有M和N且濃度相等，同時發(fā)生 以下兩個反應(yīng)：M+N=X+Y；M+N=X+Z,反應(yīng)的速率可表示為Vi=kd(M),反應(yīng)的速率可 表示為V2=k2c"M) (k、k2為速率常數(shù))。反應(yīng)體系中組分M、Z的濃度隨時間變化情況如圖，下列說 法錯誤的是A.。30min時間段內(nèi)，丫的平均反應(yīng)速率為6.67xl

4、O-8mol«L 'min-'B.反應(yīng)開始后，體系中丫和Z的濃度之比保持不變C.如果反應(yīng)能進行到底，反應(yīng)結(jié)束時62.5%的M轉(zhuǎn)化為ZD.反應(yīng)的活化能比反應(yīng)的活化能大答案：A解析：A.由圖中數(shù)據(jù)可知，30%加時，M、Z的濃度分別為0.300mo卜丁|和0.125 moLLT,則 M的變化量為0.5moLLT-0.300 mol-L-'=0.200 mol-L-1,其中轉(zhuǎn)化為丫的變化量為0.2001110卜丁。125 mol-L '=0.075 mol-L '(因此，030mi”時間段內(nèi),丫的平均反應(yīng)速率為0.075mol L; = o.q025m

5、oi4, ' min-1, A 說法不正確；30 min匕B由題中信息可知，反應(yīng)和反應(yīng)的速率之比為丁，丫和Z分別為反應(yīng)和反應(yīng)的產(chǎn)物，且兩者與M的化學(xué)計量數(shù)相同(化學(xué)計量數(shù)均為1),因此反應(yīng)開始后，體系中丫和Z的濃度之比自等于,由于匕、k2為速率常數(shù)，故該比值保持不變，B說法正確；k2C結(jié)合A、B的分析可知因此反應(yīng)開始后，在相同的時間內(nèi)體系中丫和Z的濃度之比等于X 0.075mol L1 357 ，因此，如果反應(yīng)能進行到底，反應(yīng)結(jié)束時有、的M轉(zhuǎn)化為乙即62.5%的女2 0.125mol L-1 58M轉(zhuǎn)化為Z, C說法正確；D由以上分析可知，在相同的時間內(nèi)生成Z較多、生成丫較少，因此，反

6、應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率 較小，在同一體系中，活化能較小的化學(xué)反應(yīng)速率較快，故反應(yīng)的活化能比反應(yīng)的活化能大，D說 法正確。綜上所述，相關(guān)說法不正確的只有A,故本題選A。例2. (2021年1月八省聯(lián)考河北)一定條件下，反應(yīng)H2(g)+B*g)=2HBr(g)的速率方程為v=kc«(HjcP(BrJcT(HBr),某溫度下，該反應(yīng)在不同濃度下的反應(yīng)速率如下：c(H)/(mol L-1)c(Br,)/(mol - L1)c(HBr)/(mol - L1)反應(yīng)速率0.10.12V0.10.428v0.20.4216v0.40.142v0.20.1C4v根據(jù)表中的測定結(jié)果，下列結(jié)論錯誤的是()A.表

7、中c的值為48 .a、p、丫的值分別為1、2、-1C.反應(yīng)體系的三種物質(zhì)中，Bn(g)的濃度對反應(yīng)速率影響最大D.在反應(yīng)體系中保持其他物質(zhì)濃度不變，增大HBr(g)濃度，會使反應(yīng)速率降低答案：AB解析：速率方程為vnkcXHiWVBrJcXHBr),將H2、B。、HBr和速率都帶入到速率方程可以 得至 1J , v=kx0.iax0.1Bx2Y、® 8v=kxO.laxO.4px2Y > I6v=k x 0.2(1 x 0.4° x 2丫、/3 2v=kx0.4ctx0,1px47 '由®得到懺一，®得到a=l ,©得到y(tǒng)=-l

8、,對于2034V=k(0.2)a (0.1)好(HBr)與，將a=l, p=,尸-1代入，解得c=l,由此分析。2A.根據(jù)分析，表中C的值為1,故A符合題意：3B.根據(jù)分析，(X、恨丫的值分別為1、_、-1,故B符合題意；2 3C.由于v=kca )c"(Br )c，(HBr), a、(3、丫的值分別為 1、-1,由于速率與Br (g)和 H (g)(H-3 )墨 然的濃度成正比，與HBr(g)的濃度成反比，反應(yīng)體系的三種物質(zhì)中，Br2(g)的濃度對反應(yīng)速率影響最大，故C不符合題意：D.由于產(chǎn)1,增大HBr(g)濃度，cyHBr)減小，在反應(yīng)體系中保持其他物質(zhì)濃度不變，會使反應(yīng)速率降

9、低，故D不符合題意：答案選AB。例3. (2020年全國I卷28節(jié)選)硫翳蠡弊重要的基本化工產(chǎn)品，接觸法制硫酸生產(chǎn)中的關(guān)犍工 序是SO的催化氧化：SO (g)+ O(g)鑰1催化劑SO (g) AA/=-98kJ mor回答下列問題：22- 2* 3(4)研究表明，SO2催化氧化的反應(yīng)速率方程為：v=k(-1)°-na').式中：k為反應(yīng)速率常 OL數(shù)，隨溫度，升高而增大；a為SCh平衡轉(zhuǎn)化率，a'為某時刻SO2轉(zhuǎn)化率，”為常數(shù)。在a' =0.90時，將一系列溫度下的大a值代入上述速率方程，得至f曲線，如圖(c)所示。1()曲線上。最大值所對應(yīng)溫度稱為該a&#

10、39;下反應(yīng)的最適宜溫度，m。fUm時，。逐漸提高；/加后， 逐漸下降。原因是。答案：（4）升高溫度，k增大使。逐漸提高，但a降低使。逐漸下降。當(dāng)，布，女增大對。的提 高大于a引起的降低；當(dāng)，品，%增大對。的提高小于a引起的降低解析：（4）在"=0.90時，SO?催化氧化的反應(yīng)速率為v=©含一1?。?一0.90）。升高溫度，k 增大使v逐漸提高，但a降低使v逐漸下降。ffm時，左增大對v的提高大于a引起的降低；ffm 后，上增大對v的提高小于a引起的降低。例4. （2020年全國H卷28節(jié)選）天然氣的主要成分為CH4, 一般還含有C2H6等燒類，是重要的 燃料和化工原料。乙

11、烷在一定條件可發(fā)生如下反應(yīng)：C2H6（g）=C2H4（g）+H2（g） AH”相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù) 如下表所示：物質(zhì)C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃燒熱 AH/CkJ-mor')-1 560-1 411286AM =kJ moF1»提高該反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率的方法有、.容器中通入等物質(zhì)的量的乙烷和氫氣，在等壓下）發(fā)生上述反應(yīng)，乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率為a。反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=（用平衡分壓代替平瞥度計算，分壓=總壓X物質(zhì)的量分數(shù)）。（2）高溫下，甲烷生成乙烷的反應(yīng)如下：2cH ，UH"1 CH +H反應(yīng)在初期階段的速率方程為：4* 2 62r=kX cCfj,其中左為反應(yīng)速

12、率常數(shù)。設(shè)反應(yīng)開始時的反應(yīng)速率為打，甲烷的轉(zhuǎn)化率為a時的反應(yīng)速率為小 則門=r,對于處于初期階段的該反應(yīng)，下列說法正確的是 oA.增加甲烷濃度，r增大B.增加H2濃度，r增大C.乙烷的生成速率逐漸增大D.降低反應(yīng)溫度，%減小答案：+137升高溫度減小壓強（增大體積）小球f、Xp（2）l-aAD解析：（1延選寫出三種氣體的燃燒熱的熱化學(xué)方程式，然后根據(jù)蓋斯定律，AH, = -1560kJ mol '-（-l 411 kJ mol '）-（-286 kJ mor'）= +137 kJ mol '»C2H6（g）=C2H4（g）+H2（g） Hi = + 1

13、37kJ moL是一個氣體分子數(shù)增大的吸熱反應(yīng)，要提高 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，可以采取升高溫度、減小壓強（增大體積）等措施。設(shè)容器中通入的乙烷和氫氣均為1 mol,則：C2H6（g）=C2H4（g） + H2（g） （總）初始量/mol 101第4頁共21頁轉(zhuǎn)化量/molaaa平衡量/mol1aa1 +a 2+qv _(梟czU+a)p- P。(2)甲烷的轉(zhuǎn)化率為a時，cCHi =(l-a) C(ch)，則=黑普± = -a,即/'2=(1 - a)n。A 對，由速率方程知，甲烷的濃度越大，反應(yīng)越快；B錯，出的濃度大小不影響反應(yīng)速率；C錯，反 應(yīng)過程中心應(yīng)逐漸減小，故C2H6的生成

14、速率逐漸減小；D時，降低反應(yīng)溫度，反應(yīng)速率減小，故A 減小。例5. (2018年全國HI卷節(jié)選)三氯氫硅(SiHCk)是制備硅烷、多晶硅的重要原料?；卮鹣铝袉?題：(2) SiHCb在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：2SiHCh(g)=SiH2Ch(g)+ SiCl4(g) AHi=48 kJ-mor13SiH2Cl2(g)=SiH4(g)+2SiHCl3 (g) AH2=-30 kJ-moP1則反應(yīng) 4SiHCl3(g)=SiH4(g)+ 3SiC14(g)的 AH=kJ moC。(3)對于反應(yīng)2SiHCb(g)=SiH2cl2(g)+SiCL(g)，采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在323 K和

15、343 K時SiHCh的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的結(jié)果如圖所示。0100200300400/tnin343 K時反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率a=%o平衡常數(shù)K343 k= (保留2位小數(shù))。在343 K下：要提高SiHCb轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是:要縮短反應(yīng)達到平衡的 時間，可采取的措施有、o比較a、b處反應(yīng)速率大?。簎a Vh (填“大于”,小于”或“等于反應(yīng)速率v=u 逆 =k X2-k逆飛H,Ci/sic3 k,E、k迪分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù)，X為物質(zhì)的量分數(shù)，計算a處的正 SiHCh(保留1位小數(shù))。彝(2) 114(3)220.02及時移去產(chǎn)物改進催化劑提高反應(yīng)物壓強(濃度)大于1.3解析：(2)將第

16、一個方程式擴大3倍，再與第二個方程式相加就可以得到第三個反應(yīng)的婚變, 所以婚變?yōu)?48x3+(-30)=114kJ-mol-1o（3）由圖示，溫度越高反應(yīng)越快，達到平衡用得時間就越少，所以曲線a代表343K的反應(yīng)。從圖中讀出，平衡以后反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為22%。設(shè)初始加入的三氯氣硅的濃度為lmol/L,得至lj：2SiHCh 玄SiH2cL+ SiCl4起始：100反應(yīng)：0.220.110.11 （轉(zhuǎn)化率為22%）平衡：0.780.110.11所以平衡常數(shù)K=0.112+O.78JO.O2。溫度不變，提高三氯氫硅轉(zhuǎn)化率的方法可以是將產(chǎn)物從體系分離（兩邊物質(zhì)的量相等，壓強 不影響平衡）?？s短達到平衡的時

17、間，就是加快反應(yīng)速率，所以可以采取的措施是增大壓強（增大反應(yīng) 物濃度）、加入更高效的催化劑（改進催化劑）。a、b兩點的轉(zhuǎn)化率相等，可以認為各物質(zhì)的濃度對應(yīng)相等，而a點的溫度更高，所以速率更 快，即Va>Vb。根據(jù)題目表述得到 k更重Ai磔，以* = b鹿湖gji附中g(shù)H gjiil a ,當(dāng)反應(yīng)達平衡 時w湛）“則，上任=k正次由群=l雄=k瞥同繪封srs ©，所以驍邕，實際就是平衡常數(shù)K值，所以詈=0.02。a點時，轉(zhuǎn)化率為20%,所以計算出:2SiHCh 一t S1H2CI2 + SiCU起始：100反應(yīng)：0.20.10.1平衡：0.80.10.1（轉(zhuǎn)化率為20%）所以落黑

18、百F =0.8；-_n 1 而 i、i " W： 一 或E、，踴曾 一 -01：所以 一X州翦氏邃鴕毀皓然S!曷Q即Q.Q3 同一=12三、拓展訓(xùn)練鞏固考點I.反應(yīng)2NO+CL=2NOC1在295K時，其反應(yīng)物濃度與反應(yīng)速率關(guān)系的數(shù)據(jù)如下:c(NO)/(mol-L')c(Cl2)/(mol L')vCChyCmolL'-s1)0.1000.1008.0x10-30.5000.1002.0x1 a10.1000.5004.0x1 O-2注：反應(yīng)物濃度與反應(yīng)速率關(guān)系式為v（C12）=kcm（NO）cn（Ch）（式中速率常數(shù)k=Aeha/RT,其中 Ea為活化能，A

19、、R均為大于0的常數(shù)，T為溫度）；反應(yīng)級數(shù)是反應(yīng)的速率方程式中各反應(yīng)物濃 度的指數(shù)之和。下列說法不正確的是（）A. m=2, n=l,反應(yīng)級數(shù)為3級B.當(dāng) c(NO)=0.200mol L ', c(C12)=0.300mol-Lv(NO)=0.192mol L '-s-1C.加入催化劑可以改變反應(yīng)途徑，也可以增大速率常數(shù)k,而加快反應(yīng)速率D.升高溫度，可以增大反應(yīng)的活化能Ea,從而使速率常數(shù)k增大答案：D4.0x10-2( 0.500Y8.0x10-3解析：由表中數(shù)據(jù)可知& 0xl(Tj而)，n=L由組數(shù)據(jù)可知2.0X10-' (0.500T_= I 8.0x

20、10- 0.100，m=2,由數(shù)據(jù)可知左=,=8.0；0.1002 xO.100A.據(jù)數(shù)據(jù)分析知m=2, n=l,反應(yīng)級數(shù)為3級，A正確：B.當(dāng) c(NO)=0.200mol-L 1, c(Cl2)=0.300mol L 1,v(NO)=2v(Ch)=2x8.0x o.2002x0.300mol L-,-s-,=0.192mol L1-s , B 正確；c.催化劑可降低反應(yīng)的活化能，增大活化分子數(shù)目，增大反應(yīng)速率，c正確；D.升高溫度，活化能不變，D錯誤；2.工業(yè)上，可采用還原法處理尾氣中NO,其原理:2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) HvO。 在化學(xué)上，正反應(yīng)速率方程式

21、表示為v (正)=k (正)-CXNO) .c" (H2),逆反應(yīng)速率方程式表示為v (逆)=k (逆)-cx (N2) .c> (H3O),其中，k表示反應(yīng)速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)，m, n, x, y叫反 應(yīng)級數(shù)，由實驗測定。在恒容密閉容器中充入NO、H2,在T下進行實驗，測得有關(guān)數(shù)據(jù)如下：實驗c(NO)/molL-'c(H2)/molL-'v(正)/molL"min"0.10().100.414k0.100.401.656k0.200.101.656k下列有關(guān)推斷正確的是A.上述反應(yīng)中，正反應(yīng)活化能大于逆反應(yīng)活化能B.若升高溫度，則k (

22、正)增大，k (逆)減小C.在上述反應(yīng)中，反應(yīng)級數(shù)：m=2, n=lD.在一定溫度下，NO、山的濃度對正反應(yīng)速率影響程度相同答案：C解析：2NO(g)+2H2(g)、'N2(g)+2H2O(g) AH<0,正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)熱等于正反應(yīng)活化能與逆反應(yīng)活化能之差，分析判斷A的正誤；根據(jù)升高溫度，反應(yīng)速率加快分析判斷B的正誤; 根據(jù)表格數(shù)據(jù)知，、實驗數(shù)據(jù)比較，可以計算n。和比較可以計算m,分析判斷C的正誤; 根據(jù)C的計算結(jié)果分析判斷D的正誤。A.上述反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱等于正反應(yīng)活化能 與逆反應(yīng)活化能之差，由此推知，正反應(yīng)活化能小于逆反應(yīng)活化能，故A錯誤；B.升高溫

23、度，正、第7頁共21頁逆反應(yīng)速率都增大，故正、逆反應(yīng)速率常數(shù)都增大，故B錯誤；C.由表格數(shù)據(jù)知，、實驗數(shù)據(jù)比較，2 =4，6562=4,故口=1。3 =2m=4,則m=2,故C正確；D.由于正反0.414k0.414k應(yīng)速率表達式中NO、比的反應(yīng)級數(shù)不相等，所以，NO、氏濃度對正反應(yīng)速率的影響程度不相同， 故D錯誤：故選C。3.已知化學(xué)反應(yīng)：NO2+CO NO+CO2,當(dāng)，<250 時，v=Jt-c2(NO2),當(dāng)。250 時 v=jt c(NO2).c(CO)o以上兩式中v為反應(yīng)速率，女為速率常數(shù)(一定溫度下為定值)。下列敘述正確的是 ()A.當(dāng)NO?和CO的濃度相等時，升高或降低溫度

24、，反應(yīng)速率不變B.因反應(yīng)前后氣體分子數(shù)目不變，故改變壓強反應(yīng)速率不變C.增大NO2的濃度為原來的2倍，反應(yīng)速率一定變?yōu)樵瓉淼?倍D.當(dāng)溫度低于250 C時，改變CO的濃度，反應(yīng)速率基本不變答案：D解析：升高溫度，反應(yīng)速率加快，降低溫度，反應(yīng)速率減慢，A項錯誤；該反應(yīng)前后氣體分子 數(shù)目不變，改變壓強，平衡不移動，但反應(yīng)速率對應(yīng)改變，B項錯誤；增大NO2的濃度為原來的2 倍，若/>250 ,根據(jù)v=%«NO2>c(CO)可知，反應(yīng)速率變?yōu)樵瓉淼?倍，C項錯誤；當(dāng)溫度低于 250 時，根據(jù)片k/(NO2河知，一定溫度下，反應(yīng)速率只與c(NO»有關(guān)，改變CO的濃度，反應(yīng)

25、 速率基本不變，D項正確。4.已知在一定溫度下的可逆反應(yīng)N2O4(g)*2NO2(g) AH>0中，v。=k，ec(N2O。，v迪=1(逆 c2(NO»(k小k逆只是溫度的函數(shù))。若該溫度下的平衡常數(shù)K=10,則k正=k如升高溫度， k止增大的倍數(shù)(填“大于""小于''或"等于”)k速增大的倍數(shù)。答案：10大于解析：當(dāng)反應(yīng)達到平衡時，ve=v 迎，即 kJL-c(N2O4)=ka-c<NO2), k=kK24= 10k a;該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，k 增大的倍數(shù)大于k逆增大的倍 數(shù)。5 .在容積均為1

26、 L的密閉容器A(起始500 'C,恒溫)、B(起始500 ,絕熱)兩個容器中分別加 入0.1 mol N2O、0.4 mol CO和相同催化劑。實驗測得A、B容器中N2O的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化關(guān)系 如圖乙所示。(l)500C該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=(用分數(shù)表示)。(2)實驗測定該反應(yīng)的反應(yīng)速率v正=心(帖0)(8), v逆=k.c(N2)c(CCh), k正、k逆分別是ViE正、逆反應(yīng)速率常數(shù)，c為物質(zhì)的量濃度。計算M處的一=(保留兩位小數(shù))。V逆答案：上(2)1.69解析：圖乙中b曲線對應(yīng)A容器中NzO的轉(zhuǎn)化率，達到平衡時NzO轉(zhuǎn)化率為25%,則有： N2«J(g)十 CU

27、(g)'、N2(g)十 CU2(p起始濃度/(mohLT)O.l 0.400轉(zhuǎn)化濃度/(moILT) 0.025 0.025 0.025 0.025平衡濃度/(mollT) 0.075 0.375 0.025 0.025則500 時該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K= ° 32)-(CO2)0 025x0.025 1c (N2O) -c (CO) =0.075x0.375=45°(2)由(1)分析可知，500 恒溫容器中達到平衡時，N2O(g), CO(g)、(g)和CO?(g)的平衡濃 度(mollT)分別為 0.075, 0.375> 0.025、0.025,則有：v

28、 天4c(N O)-c(CO)=k xO.O75xO.375,. =k a-c(N2)-c(CO2)=k j«xO.O25xO.O25：港坪衡時 v 1I:=v 迪，貝侑”：xO.O75xO.375=k isx0.025x0.025, 據(jù)此可得；= M點對應(yīng)的N2O的轉(zhuǎn)化率為20%,此時N20(g)、C0(g)、N?(g)和CCHg)的濃度(mol-Lvn- k#x0.08x0.387)分別為0.08、0.38、0.02、0.02,則有小最藏癡?1出。6 .在一定溫度下，在1 L恒容密閉容器中充入一定量PCh(g)和CL(g)，發(fā)生如下反應(yīng)：PCb(g) +Cl2(g)一"

29、"PCl5(g) AH,測得PCb(g)的轉(zhuǎn)化率與時間關(guān)系如圖所示。10 20 3() 4() 5() "min其速率方程：V ,H=k iE-c(rci3)c(Cl2), ViS = k.C(PC15)(k是速率常數(shù)，只與溫度有關(guān))上述反應(yīng)中，AH 0(填“或“=")，理由是 OM點：黑亦填或一> 升高溫度,卜正增大的倍數(shù)k a增大的倍數(shù)(填"大于小于''或''等于")。T時，測得平衡體系中c(Cl )=0.25 mol-L-' n1-(要求結(jié)果帶單'2，則女了位)。答案：(1)<

30、T2大于T|,溫度升高，平衡轉(zhuǎn)化率降低，說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)(2)> 小于 (3)16 L mol 1解析：(1)由圖像知，T2先達到平衡，說明T2大于T|, T2達到平衡時轉(zhuǎn)化率降低，升高溫度，第10頁共21頁M點正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，K L，說明濃度商小于平衡常數(shù)；正反應(yīng)是放熱反應(yīng),k逆升高溫度，平衡向左移動，平衡常數(shù)K減小，說明k逆增大的倍數(shù)大于k增大的倍數(shù)。(3)下，平衡時PC13(g)的轉(zhuǎn)化,為80%,設(shè)PCb(g)的起始濃度為c,平衡時c(PCb)=0.2c,c(PCk) =0.8c, c(Cl)=0.25mol-L '» K c(PCh) =0.8c口

31、 = 161,mcl 1 o2=ki£=c(PCh)c(Cl2) 0.2cx0.257.甲烷水蒸氣的重整反應(yīng)是工業(yè)制備氫氣的重要方式，其化學(xué)反應(yīng)方程式為CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)。通過計算機模擬實驗，對4001200,操作壓強為0.1 MPa條 件下，不同水碳比(110)進行了熱力學(xué)計算，反應(yīng)平衡體系中氏的物質(zhì)的量分數(shù)與水碳比、平衡溫度的關(guān)系如圖所示。據(jù)模擬實驗可知，平衡溫度為900,水碳比為1.0時，H2的物質(zhì)的量分數(shù)為0.6, CH的轉(zhuǎn)化 率為，其壓強平衡常數(shù)為;反應(yīng)速率方程為v=kp(CH4)p ,(H2), 此時反應(yīng)速率=(已知：氣體分壓=氣體的物質(zhì)

32、的量分數(shù)x總壓，速率方程中k為速 率常數(shù))。k答案：66.67%4.32x10-2(MPa)2_6解析：操作壓強為O.IMPa、平衡溫度為900條件下，水碳比為1.0時，出的物質(zhì)的量分數(shù)為 0.6,設(shè)甲烷和HaO的物質(zhì)的量均為amol,達化學(xué)平衡時，甲烷消耗x,CH4(g)+H2O(g)起始(mol)aa轉(zhuǎn)化(mol)xx平衡(mol)a-xa-x士C0(g)+3H?(g)。00x3xx3x,則CH4的轉(zhuǎn)化率(p(H,) = = 0.6，得x = _a 2a+2x32寶aa (CH )= h xlOO% = 66.67%4-已知：氣體分壓=氣體的物質(zhì)的量分數(shù)x總壓，p(CH4)=p(H2O)=

33、/fxp =0.1p10a 總總p(H ) = 0.6 ，p(CO) = 1 p(H ) = 0.2 p ,壓強平衡常數(shù)為2總32總p(CO) p3(H)0.2p x(0.6 p )3= 4.32p2=4.32x(0. IMPa)2 =4.32x1 O_2(MPa)2 ；2_ 總. p(CH ) - p(H O) - OAp xO.lp 42總總_,0P戰(zhàn)k反應(yīng)速率方程為v=kp(CH )p(H ),此時反應(yīng)速率 = &3二_o420.6p 總 68 .航天員呼吸產(chǎn)生的CO?用下列反應(yīng)處理，可實現(xiàn)空間站中02的循環(huán)利用。Sabatior反應(yīng)：CO2 (g) +4H2 (g) "

34、;CH4 (g) +2H2O (g)水電解反應(yīng)：2H2。(g) 2H? (g) +O2 (g)一種新的循環(huán)利用方案是用Bosch反應(yīng)CO? (g) +2H2 (g)(s) +2H,0 (g) AH<0 代替Sabatier反應(yīng)，再電解水實現(xiàn)O2的循環(huán)利用。350時，向體積為2L的恒容密閉容器中通入8m0舊2和4moicCh發(fā)生以上反應(yīng)，若反應(yīng)起始 和平衡時溫度相同(均為350C),測得反應(yīng)過程中壓強隨時間的變化如表所示：時間/min0102030405060壓強6.00P5.60P5.30P5.15P5.06P5.00P5.00P350時Bosch反應(yīng)的&= (%為用氣體的分壓表

35、示的平衡常數(shù)，分壓= 氣體的體積分數(shù)x體系總壓)Bosch反應(yīng)的速率方程：v ,i：=k ,i«c (CO2) *c2 (Hi), v ®=k s»c2 (H2O) (k是速率常數(shù)，只與溫度有關(guān))。30min時，1C 叩) (填或"=")；升高溫度，kk逆c(CO2)-c2 (H)“增大的倍數(shù) k逆增大的倍數(shù)。(填或“=")I答案：一)v解析：向體積為2L的恒容密閉容器中通入8m。舊2和4moic。2發(fā)生以上反應(yīng)，結(jié)合三段式計 算平衡狀態(tài)氣體物質(zhì)的量，設(shè)達到平衡狀態(tài)消耗二氧化碳物質(zhì)的量為x,CO2 (g) +2H2 (g)(s) +2

36、H2O (g)起始(mol)變化(mo/)x2x2x平衡(mo/)4-x8-2x2x4 + 86氣體壓強之比等于物質(zhì)的量之比，=-,得出x=2mol,則平衡下n(CO2)=2mol,4 x + 8 2x + 2x 5n(H2)=4mol, P=5.OOP, CO2%=20%, H2%=40%, H2O%=40%,(40% x 5.OOP)21K =- «p (20% x 5.00P) x (40% x 5.00P)2 P 'Bosch反應(yīng)的速率方程：v =k - c(CO )- c2 (H) , v=k- c2 (H O) (k是速率常數(shù)， 正 正22 逆 逆2只與溫度有關(guān))

37、。30min時，圖表數(shù)據(jù)分析反應(yīng)正向進行，vv逆，則得到v =k c(CO )/(")"=& c2 (",。)，手 一“ 空 ,反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫 正正 22 逆逆 2 k c(C。)/(")逆22度，平衡逆向進行，VU,：V$, k.：增大的倍數(shù)k逆增大的倍數(shù)。9 .碘蒸氣存在能大幅度提高N2O的分解速率，反應(yīng)歷程為：第一步L(g)2I(g)(快反應(yīng))第二步 I(g)+N2O(g)-N2(g)+IO(g)(慢反應(yīng))第三步 IO(g)+N2O(g)-N2(g)+O2(g)+l2(g)(快反應(yīng))實驗表明，含碘時N2O分解速率方程V=kc(N2O

38、c(l2)°5 (k為速率常數(shù))。下列表述正確的是A. N?O分解反應(yīng)中：k值與是否含碘蒸氣無關(guān)B.第二步對總反應(yīng)速率起決定作用C.第二步活化能比第三步小D. IO為反應(yīng)的中間產(chǎn)物答案：BD解析：A.碘蒸氣存在能大幅度是高N：O的分解速率，根據(jù)題中信息k為有碘蒸氣存在時的Nq 分解速率的速率常數(shù)，若沒有碘存在，k就沒有意義了，因此k的取值與碘蒸氣有關(guān)，故A錯誤； B.第二步反應(yīng)慢，所以對總反應(yīng)速率起決定作用，故B正確;C.第二步反應(yīng)比第三步反應(yīng)慢，說明第 二步活化能大，故C不正確；D從總反應(yīng)2N2(Xg)=2N2(g)+O2(g)來看IO在反應(yīng)前沒有、反應(yīng)后也 沒有，故其為反應(yīng)的中間

39、產(chǎn)物，故D正確。10 . (1)已知2NO(g)+O2(g)i-2NO2(g)AH的反應(yīng)歷程分兩步：2NO(g)、N2(D2(g)(快)曰0, viki ud(NO), vi 迺=的.2例2。2)N2O2(g)+O2(g) T_，2NO2(g)(慢)H20, V2iE=k2 正c2(N2O2)C(C2), V2 ffi=k2 « C2(NO2) 比較反應(yīng)的活化能E,與反應(yīng)的活化能E2的大小:E.E2 (填“”或u")其 判斷理由是(2)2NO(g)+O3(g)x2NO2(g)的平衡常數(shù)K與上述反應(yīng)速率常數(shù)ki#、ki迪、k?”：、k?送的關(guān)系式為;已知反應(yīng)速率常數(shù)k隨溫度升

40、高而增大，若升高溫度后k2 #：、k2迪分別增大a倍和b倍，則a b (填“>”、或")；一定條件下，2NO(g)+Ch(g) %NO2(g)達平衡后，升高到某溫度，再達平衡后V2正 較原平衡減小，根據(jù)上述速率方程分析，合理的解釋是答案：(1)V活化能越大，一般分子成為活化分子越難，反應(yīng)速率越慢(2)k12 M(kl迪.k2 G< 溫度升高，反應(yīng)、的平衡均逆移，由于反應(yīng)的速率大,導(dǎo)致c(N2C)2)減小且其程度大于k2 ":和cQ)增大的程度，使三者的乘積即V2 ”堿小解析：(1)活化能越低，反應(yīng)速率越快，為快反應(yīng)，為慢反應(yīng)，則活化能大小為e,<e2(判

41、斷理由是：活化能越大，一般分子成為活化分子越難，反應(yīng)速率越慢。(2)2NO(g)+O2(g)<"2NC)2(g)的平衡常數(shù) K=c2(NO2)/c(O2)c2(NO),反應(yīng)達到化學(xué)平衡時，v ,l;=v 逆，所以 kl#c2(NO)=k|ijc2(N2O2), k2#c2(N2O2>C(O2)=k2 地c2(NO2),則有如擊水2正e1迎入2逆=/(絲)吧) /(叱)=&反應(yīng)速率常數(shù)k隨溫度升高而增大，反應(yīng)為放熱反應(yīng)， 0 )c2 (NO)/ (NO ) c(O )c2 (NO) 22 22溫度升高不利于反應(yīng)正向進行，則V正<v/ 所以若升高溫度后k2正、k

42、2說分別增大a倍和b倍，則a <b,反應(yīng)為快反應(yīng)，溫度升高，兩個反應(yīng)均逆向移動，體系中c (N2O2)降低，影響V2U；,導(dǎo)致V2iE 減小，可以解釋為：溫度升高，反應(yīng)、的平衡均逆移，由于反應(yīng)的速率大，導(dǎo)致c (N2O2)減小 且其程度大于k2M和C (02)增大的程度，使三者的乘積即V2 ,E減?。?1 .利用“合成氣”合成甲醇后，甲醇脫水制得二甲醛的反應(yīng)為：2cH30H (g) ,CH30cH3 (g) + H2O (g) AH,其速率方程式為：vE=k,r-c2 (CH3OH), V逆=kc (CH3OCH3) c (H2O), kiE、k逆為速率常數(shù)且只與溫度有關(guān)。經(jīng)查閱資料，上

43、述反應(yīng)平衡 狀態(tài)下存在計算式：皿。=-2.205+竺8竺1(代為化學(xué)平衡常數(shù)：T為熱力學(xué)溫度，單位為K)。T反應(yīng)達到平衡后，僅升高溫度，k正增大的倍數(shù) k逆增大的倍數(shù)(填“>”、"V”或“=”)。答案：<解析：溫度升高，InKc減小，Kc減小，說明升高溫度，平衡逆向移動，故升高溫度，k“：增大 的倍數(shù)小于k期增大的倍數(shù)：12 .肌肉中的肌紅蛋白(Mb)與02結(jié)合生成Mb。？，其反應(yīng)原理可表示為：MbSq) + O(g)JMbO(aq),該反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為：KC(Mb°2)»在37 C條件下達到平衡時，22 c(Mb)p(O2)生成的c(MbO2)

44、測得肌紅蛋白的結(jié)合度(a)與p(O2)的關(guān)系如圖所示a=初始的c(Mb)xl°°%。研究表明正反應(yīng)速率 v 1E=k li：-c(Mb) p(O2),逆反應(yīng)速率v a=k逆c(MbC)2)(其中k正和k逆分別表示正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率 常數(shù))。p(O2)/kPa(1)試寫出平衡常數(shù)K與速率常數(shù)k正、k逆之間的關(guān)系式為K=(用含有卜正、k逆的式子 表示)。(2)試求出圖中c點時，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=o已知k折60s ;則速率常數(shù)k 正=s 'kPa 1 oki-：答案：(1 仁 (2)2 120解析：可逆反應(yīng)達到平衡狀春時，VE=v逆，由于V iE=k EC(Mb&g

45、t;p(O2), v逆=k ®c(MbC)2), k止所以 k c(Mb)- p(O )=k c(MbO ) c(MbQz),而反應(yīng) Mb(aq)+O (g)、MbO (aq)的平衡正2 邂 2 女逆一 c(Mb) p(O2)22常數(shù)蝠。c(Mbp(C)2)-k 逆(2)將c點時，p(O2)=4.5 kPa,肌紅蛋白的結(jié)合度(a)是90%帶入平衡常數(shù)表達式中可得K= c(MbCh)Q.9kj£ K=2, k =60 s) 代入該式子，可得 k =K-k =2x60一Z; Kc(Mb) p(O) (1 0.9)x4.5=，由于 逆正 逆2k逆s '-kPa '

46、 = 120s '-kPa 1«13. 2NO(g)+O2(gK=t2NC)2(g)的反應(yīng)歷程如下：反應(yīng)I： 2NO(g).(快)AHi<0V! iE=ki fl.-c2(NO), v,a=k,®-c(N2O2)；反應(yīng) H： N2C)2(g) + O2(g尸=2NC)2(g)(慢)AH2<0 V2 E=k2 E-C(N2O2)-C(O2), v2 a=k2is-cNOs).一定條件下，反應(yīng)2NO(g)+Ch(g)2NO2(g)達到平衡狀態(tài)，平衡常數(shù)K=(用含ki正、燈逆、1<2正、k2跡的代數(shù)式表示)。反應(yīng)I的活化能E：(填"V或&quo

47、t;=")反應(yīng)0的活化 能Eu。已知反應(yīng)速率常數(shù)k隨溫度升高而增大，則升高溫度后k2 f增大的倍數(shù) k2逆增大的倍數(shù)(填“大于”“小于”或“等于答案：ki®k2正k2/小于解析：(1)由反應(yīng)達平衡狀態(tài)，所以V1 ,E = V1逆、V2# = V2iS,所以V| fV2i£ = Vl a>-V2 it,即 ki 心c2(NO>k2®c(N2O»c(O2)=ki.c(N2O2>k2逆c (NCh)，則有：K= 2，叱叱=&也正;C (NO)XC(O2) kliE-k2i£因為決定ZNOO+CMglkNOMg)速率

48、的是反應(yīng)II ,所以反應(yīng)I的活化能E遠小于反應(yīng)II的活化能Eh o(2)反應(yīng)2NO(g)+O2(g)、2NO2(g)為放熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)I、1的平衡均逆向移動，由于反應(yīng)I的速率大，導(dǎo)致C(N2C)2)減小且其程度大于0f和C。)增大的程度，即k隨溫度升高而增大, 則升高溫度后k2 “增大的倍數(shù)小于k2逆增大的倍數(shù)。14. CH4CO2 催化重整反應(yīng)為 CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)AH=247kJ mol-'反應(yīng)中催化劑活性會因積碳反應(yīng)而降低，同時存在的消碳反應(yīng)則使積碳量減少。相關(guān)數(shù)據(jù)如下 表：積碳反應(yīng)CHi(g)C(s) 1 2II：(g)消碳反應(yīng)C()

49、?(g) iC(s)"()(9AH kJ mol 175172活化能催化劑X3391kJ rml 1催化劑Y4372在一定溫度下，測得某催化劑上沉積碳的生成速率方程為v=k p(CH4)lp(CO2)-°5(k為速率常 數(shù))。在P(CHQ一定時，不同p(CC>2)下積碳量隨時間的變化趨勢如圖所示，則Pa(CO2)、Pb(CO2)、Pc(CO2) 從大到小的順序為。04 K 12 16反應(yīng)時間/min 答案：Pc(CO2)>Pb(CO2)>Pa(CO2)解析：由速率方程表達式v = kp(CHOp(CO2)°5可知，V與p(CO2)成反比例關(guān)系，p

50、(CO2)越大，反應(yīng)速率越小，所以 pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2).15. (l)Na2sO3的氧化分富氧區(qū)和貧氧區(qū)兩個階段，貧氧區(qū)速率方程為v=k-c，(SQ 6腌區(qū)反反迷"，: v=k c(S0 2-) c(O ) k 為常數(shù)” §?當(dāng)溶解氧濃度為4.0mg/L,此時Na2sCh的氧化位于貧氧區(qū)時，aSO.3)與速率數(shù)值關(guān)系如下表 所示，則a=。c(SO32jxl0 '3.655.657.311.65VxlO610.224.540.8104.4由富氧區(qū)速率方程v=k-c(SO，>c(O2)，當(dāng)其他條件不變時，SO32 O斑濃度分

51、別增大為原來 的2倍，反應(yīng)速率為原來的 倍。E(2)兩個階段的速率方程和不同溫度的速率常數(shù)之比如下表所示。已知In( &尸(V 1 ,R為常數(shù)，則Ea（富氧區(qū)）（填或y"）Ea（貧氧區(qū)）。反應(yīng)階 段速率方程k(297.9K)/k(291.5K)富氧區(qū)v=kc(SO32jc(O2)1.47貧氧區(qū)v=kca(S0.rjcb(02)2.59答案：（1） 24（2） <解析：（1）利用表中數(shù)據(jù)，3.65與7.3,根據(jù)反應(yīng)常數(shù)k不變及貧氧區(qū)速率方程可得10.2 =40.8 ,解的 =2；3.650 7.3a根據(jù)富氧區(qū)速率方程v=k-c（SQ2-»c<°&

52、gt;'2SO2-,。的濃度分別增大為原來的2倍，k不變，則速率v 為原來的4倍:k2ky隨Ea的增大而增大，富氧區(qū)中的值小于貧氧區(qū)'則Ea（富氧區(qū)）<艮（貧氧區(qū)）;16. 8111"術(shù)和口於”011研究了反應(yīng)2植）+（：0信）（：002值）的動力學(xué)，獲得其速率方程丫 = kc（C12）產(chǎn)2c（CO）F，k為速率常數(shù)（只受溫度影響），m為CO的反應(yīng)級數(shù)。該反應(yīng)可認為經(jīng)過以下反應(yīng)歷程：第一步：Q2kV2C1快速平衡第二步：C1 + CO=COC1快速平衡第三步：COC1 + Cl2>COC12 + Cl慢反應(yīng)下列表述正確的是 （填標號）。A. COC1屬于反

53、應(yīng)的中間產(chǎn)物B.第一步和第二步的活化能較高C.決定總反應(yīng)快慢的是第三步D.第三步的有效碰撞頻率較大在某溫度下進行實驗，測得各組分初濃度和反應(yīng)初速度如下：實驗序號c(C12)/molL-'c(CO)/molL-'v/molL's-110.1000.1001.2x1 O-220.0500.1004.26x10-330.1000.2002.4X10240.0500.0502.13xW3CO的反應(yīng)級數(shù)m=,當(dāng)實驗4進行到某時刻，測得c（C12）= 0.010 molLL 則此時的反應(yīng)速率v=mol-L '-s-1 （己知：而靠0.32）。答案：AC 13.8x10-5解

54、析：A.根據(jù)反應(yīng)歷程，C0C1屬于反應(yīng)的中間產(chǎn)物，故A正確；B.第一步和第二步反應(yīng) 能夠快速達到平衡，說明反應(yīng)容易進行，反應(yīng)的活化能較低，故B錯誤；C.反應(yīng)的快慢由最慢的反 應(yīng)決定，因此決定總反應(yīng)快慢的是第三步，故C正確；D.第三步的反應(yīng)較慢，說明有效碰撞頻率 較小，故D錯誤；速率方程v = kc(Cl2)3/2 c(CO)m,根據(jù)表格數(shù)據(jù)，當(dāng)c(Cb)不變時，c(CO)增大1倍，反應(yīng)速率增1.2大1倍，說明v與c(CO)的一次方成正比，m=l,則1.2x10-2= k(o.ioo)3/2(o/oo)i,因此當(dāng)k=-?=, 5/0.11.2因此當(dāng) c(Cl) = 0.010 mol-L1, v

55、 =-j= x(0.0100)3/2 (O.OlOOj'mol-L '-s-1 =3.8xl0-5 mol L ' s1.17. (1)一步完成的反應(yīng)稱為基元反應(yīng)，只由基元反應(yīng)構(gòu)成的化學(xué)反應(yīng)稱為簡單反應(yīng)，兩個及以上 基元反應(yīng)構(gòu)成的化學(xué)反應(yīng)稱為復(fù)雜反應(yīng)，復(fù)雜反應(yīng)的速率取決(等)于慢的基元反應(yīng)速率?；磻?yīng) aA+bB=cC+dD的速率方程為v=k-ca(A)d(B),其中k為速率常數(shù)。已知反應(yīng)NCh+CONO+CO?,在不 同溫度下反應(yīng)機理不同。溫度高于490K時，上述反應(yīng)為簡單反應(yīng)，請寫出其速率方程。溫度高于520K時，該反應(yīng)是由兩個基元反應(yīng)構(gòu)成的復(fù)雜反應(yīng)，其速率方程v

56、=k.c2(NO2),已 知慢的基元反應(yīng)的反應(yīng)物和產(chǎn)物為NO、NO?、NCh,用方程式表示反應(yīng)歷程。第一步： (慢反應(yīng))。第二步： (快反應(yīng))。(2)N2O4(g) 2NO2(g) AH =+57 kJ-moL該反應(yīng)是高中和大學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)的經(jīng)典素材。TiK時，向1L真空容器中加入ImolNzCU ,達到平衡時NCh的平衡產(chǎn)率為20%,則該溫度下 的平衡常數(shù)K=，達到平衡時吸收的熱量為 kJo某溫度下，該反應(yīng)達到平衡，NO?與N2O4的混合氣體總壓強為lOOKPa,密度為同狀態(tài)下氫氣密度的34.5倍，平衡常數(shù)K產(chǎn) KPa(用平衡分壓代替平衡濃度計算)。若 v(N2O4)=krc(N2O4)v(NO

57、2)=k2 c(NO2), T2 溫度下，若 ki=k2 ,貝ij T2 Ti(填“高于”或“低于復(fù)雜反應(yīng)2NO(g)+O2(g)=2NC>2(g)由兩個基元反應(yīng)構(gòu)成，2NO(g)=N2O2(g)(快速平衡)NQCg) +Ch(g)=2NO2(g)(慢反應(yīng))，已知快反應(yīng)為放熱反應(yīng)，其正、逆反應(yīng)速率常數(shù)分別為ki和kz慢反應(yīng) 正、逆反應(yīng)速率常數(shù)分別為k和匕。若v ,1：=k c2(NO) c(O2)則k= (用 ki、k2、k3 表示)；答案：(l)v=kc(NO2) c(CO) 2NO2=NO+ NO3 NO3+2CO=NO+CO2(2)0.211.450 高于 (3)K=kikVk2解析：(1)基元反應(yīng)aA+bB=cC+dD的速率方程為v