2023-2024屆高考一輪復(fù)習(xí)化學(xué)教案（魯科版）第7章化學(xué)反應(yīng)的方向限度與速率第43講熱點強化17化學(xué)平衡常數(shù)與速率常數(shù)的關(guān)系

熱點強化17化學(xué)平衡常數(shù)與速率常數(shù)的關(guān)系

L熱點精講

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

對于基元反應(yīng)4A(g)+6B(g)cC(g)+√D(g),o,E=k,V(A)?cft(B),。逆=左逆H(C)Y(D),平

衡常數(shù)K=黑瑞=鬻,反應(yīng)達到平衡時”F，故K卷。

例溫度為Tl,在三個容積均為1L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應(yīng)：CH4(g)+H2O(g)CO(g)

+3H2(g)AH=+kJ?mol?,該反應(yīng)中，正反應(yīng)速率為OiE=左正?c(CH4)?c(H2O),逆反應(yīng)速率

為。逆=Jt逆?C(CO)?C3(H2),%茁、Z逆為速率常數(shù)，受溫度影響。

已知Tl時，k正=Z逆，則該溫度下，平衡常數(shù)Kl=；當溫度改變?yōu)椴粫r，若無正=Z迪，

則T2(填"=”或“V")7”

答案1mol2?L2>

解析解題步躲及過程：

步驟1代人特殊值：

平衡時V!.=V即

3

kΛ?C(CH4)?C(H2O)=?14?C(CO)?C(H2):

步驟2適當變式求平衡常數(shù)，

_C(CO)-C3(H)

2_kA=

--ki.ks?,Kl=Irno卜?L~

'c(CH4)?c(H2O)fo

步驟3求其他,

Ki=^Tr€Fλ^?u?γ?=:kLk四,K?=mol2?L^2;1.5>1,平衡正向移動，升高溫度平衡向

C(CH4)C(H2U)K逆

吸熱方向移動，則72>Γ∣,

?熱點專練

1.利用NH3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)ΔW<O

vv

已知該反應(yīng)速率。正=Z,E?C4(NH3)?J(NO),Va=?j2?c(N2)?c(H2θ)(?人分別是正、逆反應(yīng)

速率常數(shù))，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=F，則X=________,尸________。

K逆

答案5O

解析當反應(yīng)達到平衡時有OA=。道，即％JVC4(NH3)?C6(NO)=%逐?d(N2)?c"(H2O),變換可得普

=C4(NH3)S(NO),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=記'平衡狀態(tài)下K=C4(NwNoY所以*=5,

J=Oo

2.乙烯氣相直接水合法過程中會發(fā)生乙醇的異構(gòu)化反應(yīng)：C2H5OH(g)CH3OCH3(g)XH

=+kJ?mol^',該反應(yīng)的速率方程可表示為。正=ZHC(CZHSOH)和。迎="irc(CH3OCH3),?JH

和的只與溫度有關(guān)。該反應(yīng)的活化能EaOE)_________(填”或“<”)EaQ已知：

時，ki=s-∣,k迪=s^',該溫度下向某恒容密閉容器中充入mol乙醇和4mol甲醛，

此時反應(yīng)_______(填“正向”或“逆向”)進行。

答案>正向

解析該反應(yīng)婚變大于0,妗■變=正反應(yīng)活化能一逆反應(yīng)活化能，所以Eu正)>￡aCD；反應(yīng)達到

平衡時正、逆反應(yīng)速率相等，即JIFC(C2H5OH)=左?c(CHaOCH3),所以有=凸=

ii:C“(C2fH5UH)?K逆

K,7℃時，k正=s^1,k逆=s^1,所以該溫度下平衡常數(shù)K=錯誤！=3,所以該溫度下向某

恒容密閉容器中充入mol乙醇和4mol甲醵時，濃度商Q=錯誤!<3,所以此時反應(yīng)正向進

行。

3.肌肉中的肌紅蛋白(Mb)與。2結(jié)合生成MbO2，其反應(yīng)原理可表示為Mb(aq)+

O2(g)MbO2(aq),該反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為K=管(?、。在37℃條件下達到平衡

時，測得肌紅蛋白的結(jié)合度(α)與P(Ch)的關(guān)系如圖所示［a="黑相湍初義100%］。研究表

明正反應(yīng)速率VK=Za?c(Mb)?p(O2),逆反應(yīng)速率。逆=k逆?c(MbC>2)(其中左正和A逆分別表示正

反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率常數(shù))。

H

z2.(M5.1)(

HΛ/t(M6.1/)

1(9)H1/rI(?

7I.nl

8(xlr

%HIH.H'(

r,I

n7∕?(.力/?/

?/IV

a.8.

o6/∕?lZ/Z

V-v?7]V"L

5A

qI.l(

n/6r

4I(.H*H

δ/rl

3/?(.H'(?

I7]51j

2-.,

Λ.r/、Λ?

ll14O1lj

1v∕I,

ΛlΛ/(<1v?

-,()(

H/?(

(6?

2.()(3.()(4.5.(x.

P(O2)ZkPa

(1)試寫出平衡常數(shù)K與速率常數(shù)人正、Z逆之間的關(guān)系式為K=(用含有左正、Z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=kPa-L已知％is=60s-∣,則速率

常數(shù)4正=s^1?kPa'?

答案(l)7i(2)2120

解析(1)可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，V正=。逆，所以k正?c(Mb)?p(O2)=Z??c(MbO2),~r—

C(MbO2)而平衡常數(shù)K=品牒r*(2)c點時，P(O2)=kPa,肌紅蛋白的結(jié)合度

C(Mb)P(O2)'

α=90%,代入平衡常數(shù)表達式中可得K=’:管?義、=錯誤!kPa-∣=2kPa□K=錯誤！，則

C(Mb)P(C)2)

kE=K?k?=2kPa-1X60s-'=120s^l?kPa^'(>

4.(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

22

實驗測得2CH2=CH2(g)+O2(g)2A(g)ΔH<O中，V逆=Ais?c(A),U￡=kI?c

(CH2=CH2)?c(O2)伏正、k逆為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān))。

(I)反應(yīng)達到平衡后，僅降低溫度，下列說法正確的是(填字母)。

A.3E、k逆均增大，且Z正增大的倍數(shù)更多

B.A止、A逆均減小，且上正減小的倍數(shù)更少

C.%正增大、Z逆減小，平衡正向移動

D.無正、&迎均減小，且上逆減小的倍數(shù)更少

(2)若在1L的密閉容器中充入1molCH2=CH2(g)和Imol02(g),在一定溫度下只發(fā)生上述

反應(yīng),經(jīng)過10min反應(yīng)達到平衡,體系的壓強變?yōu)樵瓉淼谋?則0~10min內(nèi)O(O2)=,

k逆

k正

答案(I)B(2)mol?L-*?min~1

解析(1)該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)達到平衡后，僅降低溫度，k?s上巡均減小，平衡向放熱

方向即正向移動，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，因此&Jt減小的倍數(shù)更少。

O

⑵2CH2=CH2(g)+O2(g)2A(g)

開始∕molI10

轉(zhuǎn)化∕mol2xX2x

平衡∕mol1—2x1-χ2x

1—2r+1—x+2x,,0.25mol,只

-=,χ=,則O?K)min內(nèi)。Q)=Bπ而『0.025m。IL?min(A)

=k正?c2(CH2=CH2)?c(O2),]==。

5,⑴將CoFezCU負載在ALCh上，產(chǎn)氧溫度在1200℃,產(chǎn)氫溫度在IOOoe時，可順利實

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

溫度變化對反應(yīng)的影響。

太陽能聚光

―]CoFe2O1>Al2O31--02

A反應(yīng)器j第I步

H2O—[CoAl2O4：FeAIQS}~*H2

B反應(yīng)器J笫口步

----------CoFeQ八Al2O3

圖1

G

L

?

一O

E

)

/

圖2

1

第I步：CoFe2O4(S)+3Al2O3(S)CoAl2O4(s)+2FeAl2θ4(s)+^θ2(g)ΔW=αkJ?moΓ

第∏步：CoAl2O4(s)+2FeA∣2O4(s)+H2O(g)CoFe2O4(s)+3Al2O3(s)+H2(g)\H=bkJ?mol1

第∏步反應(yīng)的。正=%"C(H2O),。逆=kirc(H2),左正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)，僅與溫

度有關(guān)。1OO(TC時，在體積為IL的B反應(yīng)器中加入2molH2O發(fā)生上述反應(yīng)，測得H2O(g)

和H2物質(zhì)的量濃度隨時間的變化如圖2所示,則60min內(nèi)，o(CoFe2O4)=g?minN結(jié)

果保留2位小數(shù))。a點時，。,E：。逆=(填最簡整數(shù)比)。

4

⑵在T2K、×10kPa下，等物質(zhì)的量的CO與CH4混合氣體發(fā)生如下反應(yīng)：CO(g)+

CH4(g)CH3CHO(g)o反應(yīng)速率。正一。逆=3ι7(CO)?p(CH4)-^is?p(CH3CHO),々正、k通分

別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)，P為氣體的分壓(氣體分壓P=氣體總壓P@x體積分數(shù))。用氣體

分壓表示的平衡常數(shù)KP=Xlo5kPa!則Co的轉(zhuǎn)化率為20%時，U=。

答案⑴4(2)

解析(1)由圖2可知，60min時Ac(H2θ)=(-)mol?L-∣=mol?Ll,則Aa(CoFezClj)=Aa(HzO)

=1.6mol?L'×1L=1.6mol,Δw(CoFe2O4)=1.6mol×235g?mol1=376g,則60min內(nèi),

sκ

O(COFe2O4)=需鬻jg?mi∏-ι0由圖2可知，反應(yīng)在60min時達到平衡狀態(tài)，vJL=V?,此

11-

時C(H2O)=mol?L,C(H2)=mol?L,kJI?C(H20)=???c(H2),則7=￡錯誤！=4,a