2023年高考化學(xué)復(fù)習(xí) 大一輪復(fù)習(xí)講義 熱點(diǎn)強(qiáng)化14　速率常數(shù)與化學(xué)平衡常數(shù)的關(guān)系

熱點(diǎn)強(qiáng)化14速率常數(shù)與化學(xué)平衡常數(shù)的關(guān)系

I■知識(shí)精講」

1.假設(shè)基元反應(yīng)(能夠一步完成的反應(yīng))為aA(g)+6B(g)=cC(g)+JD(g),其速率可表示為。

=上理人)/很)，式中的k稱為反應(yīng)速率常數(shù)或速率常數(shù)，它表示單位濃度下的化學(xué)反應(yīng)速率,

與濃度無(wú)關(guān)，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(jìn)行得越快。不同反應(yīng)有不同的速率常數(shù)。

2.正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)與平衡常數(shù)的關(guān)系

對(duì)于基元反應(yīng)aA(g)+6B(g)d2(g)4-4?(g),。正=&心戊A)"<B),。逆=k迪小?/(D),平

衡常數(shù)-%端=鬻,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)"F,故K=^

［示例］溫度為”,在三個(gè)容積均為1L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應(yīng)：CH4(g)+H2O(g)

1

CO(g)+3H2(g)AH=+206.3kJmol,該反應(yīng)中，正反應(yīng)速率為。出=&正Y((2川)七(10),

逆反應(yīng)速率為。逆=%逆?C(CO)-C3(H2),左正、k逆為速率常數(shù)，受溫度影響。

已知八時(shí)，k正=k+則該溫度下，平衡常數(shù)Ki=—；當(dāng)溫度改變?yōu)?時(shí)，若心=1.5心,

則n?(填“>”"=”或)。

答案1>

解析解題步驟及過(guò)程：

步驟1代入特殊值：

平衡時(shí)v正=。/，即

3

ki-c(CH4)c(H2O)=^lii-c(CO)-c(H2);

步驟2適當(dāng)變式求平衡常數(shù)，

3

_r(CQ)-c(H2)_k

K|--A：kA=kat,K]=1

c(CH4)'C(H2O)fe

步驟3求其他

/C(CO"3(H2)h,..一…

K2—c(CH4>c(H2。)一k正一15k星,K2—1.5,

1.5>1,平衡正向移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)；則乃>71。

「熱點(diǎn)專練」

1.N2O4與NO2之間存在反應(yīng)：N2O4(g)2NCh(g)。將一定量的N2O4放入恒容密閉容器中，

在一定條件下，該反應(yīng)N2O4、N02的消耗速率與自身壓強(qiáng)間存在關(guān)系：o(N2O4)=hp(N2O4),

O(NCh)=公p2(NO2),其中心、上2是與反應(yīng)溫度有關(guān)的常數(shù)。則一定溫度下，心、依與平衡常

數(shù)Kp的關(guān)系是女產(chǎn)。

答案］Kp42

解析Kp=嘯黑，平衡時(shí)NO2、N2O4的消耗速率之比為P(NO2)：WN2O4)=

P(N2(_>4)

伙2-p2(NO2)］:的p(N2O4)］=2：lo

2.利用NHs的還原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反應(yīng)如下：

4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)A/7<0

已知該反應(yīng)速率。,E=Z正?d(NH3>c6(NO),。逆=%逆七32)如(比0)伏正、％迪分別是正、逆反應(yīng)

k

速率常數(shù))，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=筌則x=________,尸________。

km

答案50

k*

解析當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)有。正ki-c4(NH3).c6(NO)=A:-ct(N2)-cv(HO),變換可得1

i￡2Kif

F例2>。''曰20)-一、2T***,kw/(N2)“、，八

=c4(NH3>c6(NO)，該反應(yīng)的平衡品數(shù)K=m(NH3>c6(NO)'斤以尸5,產(chǎn)°。

3.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反應(yīng)歷程如下：

反應(yīng)I:2NO(g)N2Ch(g)(快)AHivO

5#=佑七^(guò)(NO),vi迪=&1a-c(N2O2):

反應(yīng)II：N2O2(g)+O2(g)2NCh(g)(慢)A/72<0

VIlE—k2ir：,C(N2O2),C(O2)>02迪=%2i2,C'2(NC)2)。

⑴一定條件下，反應(yīng)2NO(g)+Ch(g)2NCh(g)達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡常數(shù)長(zhǎng)=(用

含h正、鬲遞、依正、心迎的代數(shù)式表示)。反應(yīng)I的活化能E.(填或“=”)

反應(yīng)n的活化能Eu。

(2)已知反應(yīng)速率常數(shù)k隨溫度的升高而增大，則升高溫度后股正增大的倍數(shù)公逆

增大的倍數(shù)(填“大于”“小于”或“等于”)。

公慶《2正

答案⑴<(2)小于

解析(1)反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，正=。1迷、V2JL=V2it,所以5正S正=。1迷口2返，kti-e2(NO)-

2

k2A-C(N2O2)-C(O2)=Z：I.s-c(N2O2)-fo?-C(NO2),則有長(zhǎng)=紫黑云］="宗；因?yàn)闆Q定2NO(g)

+O2(g)2NCh(g)速率的是反應(yīng)n,所以反應(yīng)I的活化能臼小于反應(yīng)n的活化能E"。

4.肌肉中的肌紅蛋白(Mb)與。2結(jié)合生成MbCh,其反應(yīng)原理可表示為Mb(叫)+

O(g)MbCh(aq),該反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為K=。在37匕條件下達(dá)到平衡

2°rC(Mb，>:p管(O2%)

時(shí)，測(cè)得肌紅蛋白的結(jié)合度(a)與pQ)的關(guān)系如圖所示［a=*黑圖需)X100%］。研究表

明正反應(yīng)速率v正=左wc(Mb)?p(Ch),逆反應(yīng)速率v逆=々逆?以MbCh)(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))。

%

(、

z

o

q

w

w

p(O2)/kPa

(1)試寫出平衡常數(shù)K與速率常數(shù)上正、出迎之間的關(guān)系式為K=(用含有左亞、k逆

的式子表示)。

(2)試求出圖中c點(diǎn)時(shí)，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=kPa-,?已知上逆=60s>,則速率

常數(shù)％正=s-'-kPaL

答案(諾(2)2120

解析(1)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，v正=0逆，所以kA-c(Mb)-p(O2)=Z：逆立MbCh),T~—

湍端,而平衡常數(shù)2前繇廠去⑵c點(diǎn)時(shí)，pQ)=4.50kPa,肌紅蛋白的結(jié)合

c(MbO2)_0.9

度a=90%代人平衡常數(shù)表達(dá)式中可得K=c(Mb)p(O2)=4.50X(1-0.9)kPa'=2kPaK

=—貝I2正=K?攵逆=2kPa—iX60s—|=120s—i?kPa「。

k迪f

5.(2022?青島高三模擬)乙烯、環(huán)氧乙烷是重要的化工原料?，用途廣泛。

OO

實(shí)驗(yàn)測(cè)得2cH2=CH2(g)+O2(g)2A(g)△〃<()中，。逆=上.02(八)，。正=上正?

/(：氏=042)?02)伏止、火迎為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān))。

(1)反應(yīng)達(dá)到平衡后，僅降低溫度，下列說(shuō)法正確的是(填字母)。

A.A正、A也均增大,且ME增大的倍數(shù)更多

B.%正、A逆均減小，且左近減小的倍數(shù)更少

C.左正增大、左跡減小，平衡正向移動(dòng)

D.%小%迎均減小，且上迪減小的倍數(shù)更少

(2)若在1L的密閉容器中充入1molCH2=CH2(g)和1molC)2(g)，在一定溫度下只發(fā)生上述反

應(yīng)，經(jīng)過(guò)10min反應(yīng)達(dá)到平衡，體系的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的0.875倍，則0~10min內(nèi)o(Ch)=

k逆

------------，短=----------°

答案(1)B(2)0.025mol-L^min-10.75

解析(1)該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到平衡后，僅降低溫度，女正、上逆均減小，平衡向放熱

方向即正向進(jìn)行，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，因此攵正減小的倍數(shù)更少。

(2)2cH2=CH2(g)+Ch(g)2A(g)

開(kāi)始/mol110

轉(zhuǎn)化/mol2xx2x

平衡/mol1—2xI—尤2x

l—2x+1—x+2x.An0.25mol

75=0.875,x=0.25mol,則0/^10iTiin內(nèi)v(O2)=.-二

2v-Ar1LTX1A0min

050J5

履(1)Xi

-1-12

0.025mol-L-min,=kJE-C(CH2=CH2)C(O2),=0.75o

k正

(T)2

6.乙烯氣相直接水合法過(guò)程中會(huì)發(fā)生乙酹的異構(gòu)化反應(yīng)：C2H50H(g)CH3OCH3(g)

=+50.7kJmol1,該反應(yīng)的速率方程可表示為v正=上正-c(C2H5OH)和v逆=左^c(CH30cH3),

/正和人只與溫度有關(guān)。該反應(yīng)的活化能Eag一(填”或)Ea的，已知:TC

時(shí)，)1E=0.006s',入=0.002s-i,該溫度下向某恒容密閉容器中充入1.5mol乙醇和4moi

甲醛，此時(shí)反應(yīng)(填“正向”或“逆向”)進(jìn)行。

答案>正向

解析該反應(yīng)蛤變大于0,焙變=正反應(yīng)活化能一逆反應(yīng)活化能，所以Ea(正)>民代)；反應(yīng)達(dá)到

平衡時(shí)正、逆反應(yīng)速率相等，即k4c(C2H5OH)=&EC(CH30cH3),所以有哼*E黑=者=

K,rc時(shí)，“正=0.006S-,Jl,￡=0.002s-1,所以該溫度下平衡常數(shù)1；=3,所以該

4

溫度下向某恒容密閉容器中充入1.5mol乙醇和4mol甲醛時(shí)，濃度商Q=%<3,所以此時(shí)

反應(yīng)正向進(jìn)行。

7.(1)將CoFezCU負(fù)載在AI2O3上，產(chǎn)氧溫度在1200℃,產(chǎn)氫溫度在1000℃時(shí),可順利實(shí)

現(xiàn)水的分解，氫氣產(chǎn)量高且沒(méi)有明顯的燒結(jié)現(xiàn)象。循環(huán)機(jī)理如下，過(guò)程如圖1所示，不考慮

溫度變化對(duì)反應(yīng)的影響。

太陽(yáng)能聚光

]

TCoFez。：、AJO：；卜Oz

A反應(yīng)器|第I步

H2O—1CoAb。、FeAbO,卜H2

B反應(yīng)器|第n步

--CoFe2O^A12O3

圖1

2.0

1.6

1.2

0.8

0.4

1020304050607()時(shí)間/min

圖2

第I步：CoFe2O4(s)+3AbO3(s)CoAhO4(s)+2FeAhO4(s)+^O2(g)\H=akJ-mol

第H步：CoA12O4(S)+2FeA12O4(S)+H2O(g)CoFe2O4(s)+3Al2O3(s)+H2(g)AH=bkJ?

mol1

第H步反應(yīng)的。正=ZURC(H20),。逆=Z.C(H2),人正、A逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)，僅與溫

度有關(guān)。1000℃時(shí)，在體積為1L的B反應(yīng)器中加入2molH2O發(fā)生上述反應(yīng)，測(cè)得H2O(g)

和H2物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化如圖2所示，則60min內(nèi),o(CoFe2(D4)=g-min(保

留2位小數(shù))。a點(diǎn)時(shí)，。止：。迪=(填最簡(jiǎn)整數(shù)比)。

⑵在T2K、1.0X104kpa下，等物質(zhì)的量的CO與C%混合氣體發(fā)生如下反應(yīng)：CO(g)+

CH4(g)CH3CHO(g)?反應(yīng)速率。出一。逆=人正9((20)夕(<^4)一左逆?p(CH3cHO),々心上迪分

別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)，p為氣體的分壓(氣體分壓0=氣體總壓p蒼X體積分?jǐn)?shù))。用氣體

分壓表示的平衡常數(shù)Kp=4.5Xl(T5kpa',則CO轉(zhuǎn)化率為20%時(shí)，言=。

答案(1)6.274(2)0.8

-11

解析(1)由圖2可知，60min時(shí)Ac(H20)=(2.0-0.4)mobL=1.6mol-L_,則An(CoFe2O4)

=AH(H2O)=1.6mol-L-'X1L=1.6mol,A/??(CoFe2O4)—1.6molX235g-mol'=376g,則

60min內(nèi)，o(CoFe2C>4)=需：,=6.27g-mirTi。由圖2可知，反應(yīng)在60min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，

3。出,此時(shí)c(Hq)=0.4mol-LLc(H2)=L6m°lL唬磊懸

1.6mol-L1。正女正。(比。)kiL

0.4mol-L-|=4,a點(diǎn)C(H2O)=C(H2),—=---------=—=4

Vit.版(32)ku

⑵當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)”『逐，合闔湍="4.