[33138069]突破04 高考新宠——速率常数及其应用-备战2022年高考化学《反应原理综合大题》逐空突破系列.docx

1、高考新宠速率常数及其应用【知识点归纳】1、速率常数(1)含义：速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1 molL1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率(2)速率常数的影响因素：与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响，但温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值。通常反应速率常数越大，反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数2、速率方程：(1)定义：一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比(2)表达式：对于反应：aAbB=pCqD，则vkca(A)cb(

2、B) (其中k为速率常数)如：SO2Cl2SO2Cl2vk1c(SO2Cl2)2NO22NOO2vk2c2(NO2)2H22NON22H2Ovk3c2(H2)c2(NO)3、正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系(1)K与k正、k逆的关系对于反应：aA(g)bB(g)pC(g)qD(g)，则：v正k正ca(A)cb(B) (k正为正反应速率常数)v逆k逆cp(C)cq(D) (k逆为逆反应速率常数)反应达到平衡时v正v逆，此时：k正ca(A)cb(B)=k逆cp(C)cq(D)，即：(2)Kp与k正、k逆的关系以2NO2N2O4为例，v正k正p2(NO2)，v逆k逆p(N2O4)反应达到平衡时v

3、正v逆，此时：k正p2(NO2)k逆p(N2O4)Kp，即：Kp【真题感悟】1、2018全国卷节选 三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。对于反应：2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。343 K时反应的平衡转化率_%。平衡常数K343K_(保留2位小数)在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是_；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有_、_比较a、b处反应速率大小：va_vb(填“大于”“小于”或“等于”)反应速率vv正v逆，k正

4、、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的_(保留1位小数)2、2018全国卷节选 已知2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)，起始时N2O5(g)为35.8 kPa，分解的反应速率v2103(kPamin1)。t62 min时，测得体系中2.9 kPa，则此时的_kPa，v_kPamin13、2015全国卷节选 Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)I2(g)，在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)

5、00.600.730.7730.7800.784上述反应中，正反应速率为v正k正x2(HI)，逆反应速率为v逆k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为_(以K和k正表示)。若k正0.002 7 min1，在t40 min时，v正_min14、2016海南卷节选 顺1，2二甲基环丙烷和反1，2二甲基环丙烷可发生如下转化，该反应的速率方程可表示为：v(正)k(正)c(顺)和v(逆)k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。已知：t1温度下，k(正)0.006 s1，k(逆)0.002 s1，该温度下反应的平衡常数值K1_【经典训练】1、

6、对于基元反应，如aAbBcCdD，反应速率v正k正ca(A)cb(B)，v逆k逆cc(C)cd(D)，其中k正、k逆是取决于温度的速率常数。对于基元反应 2NO(g)O2(g)2NO2(g)，在653 K时，速率常数k正2.6103 L2mol2s1，k逆4.1103 Lmol1s1。(1)计算653 K时的平衡常数K_(2)653 K时，若NO的浓度为0.006 molL1，O2的浓度为0.290 molL1，则正反应速率为_ molL1s12、N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，在一定条件下，该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身

7、压强间存在关系：v(N2O4)k1p(N2O4)，v(NO2)k2p2(NO2)，其中k1、k2是与反应温度有关的常数。则一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1_3、T1 时，在一密闭容器中发生反应4NO(g)N2(g) 2NO2(g)，其正反应速率表达式为：v正k正cn(NO)，测得速率和浓度的关系如下表。序号c(NO)/molL1v正/molL1s10.104.001090.206.401080.303.24107则n_，k正_mol3L3s1。达到平衡后，若减小压强，则混合气体的平均相对分子质量将_(填“增大”“减小”或“不变”)4、T1温度时在容积为2 L的恒容密闭容器中发生

8、反应：2NO(g)O2(g)2NO2(g)H”“”“”或“=”)k逆增大的倍数若在1L的密闭容器中充入1 molCO和1 mol NO，在一定温度下达到平衡时，CO的转化率为40%，则k正k逆=_8、若反应2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)的正、逆反应速率可表示为v正k正c2(NO)c2(CO)；v逆k逆c(N2)c2(CO2)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，仅与温度有关。一定温度下，在体积为1 L的容器中加入2 mol NO和2 mol CO发生上述反应，测得CO和CO2物质的量浓度随时间的变化如图2所示，则a点时v正v逆_9、升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2N

9、O(g)O2(g)2NO2(g)的速率却随温度的升高而减小，某化学小组为研究特殊现象的实质原因，查阅资料知：2NO(g)O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：i：2NO(g)N2O2(g)(快),v1正k1正c2(NO)v1逆k1逆c(N2O2)H10ii：N2O2(g)O2(g)2NO2(g)(慢),v2正k2正c(N2O2)c(O2)v2逆k2逆c2(NO2)H20一定温度下，反应2NO(g)O2(g)2NO2(g)达到衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K_10、100时，若将9.2 g NO2和N2O4气体放入1 L密闭容器中，发生反应N2O4(g)2

10、NO2(g)。某时刻测得容器内气体的平均相对分子质量为50，则此时v正(N2O4)_v逆(N2O4)(填“”“”或“”)。上述反应中，正反应速率v正k正p(N2O4)，逆反应速率v逆k逆p2(NO2)，其中k正、k逆为速率常数，若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解（温度298 K、压强100 kPa），已知该条件下k正4.8104 s1，当N2O4分解10%时，v正_kPas111、已知该反应速率v正=k正c4(NH3)c6 (NO)，v逆=k逆cx(N2)cy(H2O) (k正、k逆分别是正、逆反应速率常数)，该反应的平衡常数K=k正/k逆,则x=_，y=_12、在T0K、1.010

11、4kPa下，等物质的量的CO与CH4混合气体可以合成乙醛，反应方程式如下：CO(g)CH4(g)CH3CHO(g)实验测得：v正k正p(CO)p(CH4)，v逆k逆p(CH3CHO)，k正、k逆为速率常数，p为气体的分压（气体分压p气体总压p总体积分数）。若用气体分压表示的平衡常数Kp4.510-5(kPa)-1，则k正 (以k逆表示)；当CO转化率为20%时，CH3CHO(g)的分压p(CH3CHO) kPa13、三氯氢硅歧化也可制得甲硅烷。反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)SiCl4(g)为歧化制甲硅烷过程的关键步骤，此反应采用一定量的PA100催化剂，在不同反应温度下测得SiH

12、Cl3的转化率随时间的变化关系如图所示。353.15K时，平衡转化率为_，反应的平衡常数K_(保留3位小数)。该反应是_反应(填“放热”“吸热”)323.15K时，要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有_、_比较a、b处反应速率的大小：va_vb (填“”“”或“”)。已知反应速率v正，v逆，k1、k2分别是正、逆反应的速率常数，与反应温度有关，x为物质的量分数，则在353.15K时_(保留3位小数)14、T1温度时在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) H”、“”或“=)已知2NO(g)+O2(g)2NO2的反应历程为：第一步NO+NON2O2 快速反

13、应 第二步N2O2+O22NO2 慢反应下列叙述正确的是_A. (第一步的正反应) T1【速率常数及其应用】答案【真题感悟】1、220.02及时移去产物改进催化剂提高反应物浓度大于1.3解析温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，左边曲线达到平衡的时间短，则此曲线代表343 K时SiHCl3的转化率变化，右边曲线代表323 K时SiHCl3的转化率变化。由题图可知，343 K时反应的平衡转化率22%。设起始时SiHCl3(g)的浓度为1 molL1，则有 2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)起始浓度/molL11 0 0转化浓度/molL10.220.110.11平衡

14、浓度/molL10.780.110.11则343 K时该反应的平衡常数K343 K0.02。在343 K时，要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是及时移去产物，使平衡向右移动；要缩短反应达到平衡的时间，需加快化学反应速率，可采取的措施有提高反应物浓度、改进催化剂等。温度越高，反应速率越快，a点温度为343 K，b点温度为323 K，故反应速率：vavb。反应速率vv正v逆，则有v正，343 K下反应达到平衡状态时v正v逆，即，此时SiHCl3的平衡转化率22%，经计算可得SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.78、0.11、0.11，则有k正0.782k逆0.112

15、，k正/k逆0.112/0.7820.02。a处SiHCl3的平衡转化率20%，此时SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.8、0.1、0.1，则有 1.3。2、30.06.0102解析 2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)起始/kPa 35.8 0 062 min时/kPa 35.82.92 2.9 30所以30.0 kPav210330.0 kPamin16.0102 kPamin1。3、1.95103解析：平衡时，v正v逆，即k正x2(HI)k逆x(H2)x(I2)，则K，k逆。v正k正x2(HI)0.002 7 min10.8521.95103 min1

16、。4、3【经典训练】1、(1) Lmol1(2)2.7102解析：(1)653 K反应达到平衡时，v正k正c2(NO)c(O2)v逆k逆c2(NO2)，该温度下的平衡常数K Lmol1。(2)正反应速率v正k正c2(NO)c(O2)，将数据代入，计算得到v正2.61030.00620.290 molL1s12.7102 molL1s1。2、Kpk2解析：Kp，平衡时NO2、N2O4的消耗速率比v(NO2)v(N2O4)k2p2(NO2)k1p(N2O4)21。3、44 105减小解析：将代入公式中，4.001090.10n k正，6.40108 0.20nk正；可以求出n4，k正4 105mo

17、l3L3s1。平均相对分子质量，各物质都是气体，总质量不变；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，总物质的量增加，平均相对分子质量减小。4、(1)0.03(2)363(3)解析：(1)从02 s内该反应的平均速率v(NO)0.03 molL1s1。(2)2NO(g)O2(g)2NO2(g)n(始)/mol 0.20 0.10 0n/mol 0.14 0.07 0.14 n(平)/mol 0.06 0.03 0.14所以根据化学平衡常数的定义可得K363。(3)v正v(NO)消耗2v(O2)消耗k正c2(NO)c(O2)，v逆v(NO2) 消耗k逆c2(NO2)，可逆反应达到化学平衡时，同一物

18、质表示的v正v逆，不同物质表示的正逆反应速率之比等于化学计量数之比，所以k正c2(NO)c(O2)k逆c2(NO2)，则K；若将容器的温度改变为T2时其k正k逆，则由于K1T1。5、0.5 (2分) B (1分) 解析：用O2表示的速率方程为v(O2)=k1c2(NO)c(O2)、NO2表示的速率方程为v(NO2)=k2c2(NO)c(O2)，2v(O2)=v(NO2)，所以=；A项，反应速率常数只与温度有关，与压强大小无关，A错误；B项，反应越容易，反应物活化能越小，反应速率越快，第一步反应较快，说明反应物活化能较小，B正确；C项，反应的总活化能小于第一步和第二步反应的活化能之和，C错误；故

19、合理选项是B；6、k=k正/k逆解析：达平衡时v正=v逆，即k正c(CO)c(NO2)=k逆c(CO2)c(NO)，故k正/k逆=c(CO2)c(NO)/c(CO)c(NO2)=k7、 解析：达到平衡后，在其他条件不变时，升高温度，化学反应速率加快，由于v正=k正c2(NO)c2(CO)，v逆=k逆c(N2)c2(CO2)，V增大，说明k正、k逆增大，由于升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，说明逆反应速率增大的倍数大于正反应速率增大的倍数，所以k正的倍数k逆增大的倍数；若在1L的密闭容器中充入1 molCO和1 mol NO，在一定温度下发生该反应，达到平衡时，CO的转化率为40%，2N

20、O(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)开始c(mol) 1 1 0 0转化c(mol) 0.4 0.4 0.2 0.4平衡c(mol) 0.6 0.6 0.2 0.4由于反应达到平衡时，V正=V逆，所以k正c2(NO)c2(CO)= k逆c(N2)c2(CO2)，则k正k逆=。8、160 解析：由图2a点可得，c(CO2)=c(CO)，设反应进行到a点时，c(CO2)=c(CO)=x，列“三段式”：x=1，=2 K正K正=80，则=2 K正=280=160；9、 解析：；目标反应，由反应达平衡状态，所以，所以， ,则 ，故答案为：；10、 3.9106解析：100时，将0.100mo

21、l气体放入1L密闭容器中，平衡时，平均分子量=气体总质量气体总的物质的量= =57.5g/mol，将9.2g和气体放入1L密闭容器中，某时刻测得容器内气体的平均相对分子质量为50，说明反应需向体积缩小的方向进行，即，故答案为：vb；已知反应速率v正，v逆，达到平衡时v正v逆，即，变形得=，由图可知353.15K时，平衡转化率为24%，则在353.15K时K24%。14、0.03 363 BC解析：从02s内该反应的平均速率(NO)=mol/(Ls)； 2NO(g)+O2(g)2NO2(g)n(始)/mol 0.20 0.10 0n(始)/mol 0.14 0.07 0.14 n(平)/mol

22、0.06 0.03 0.14所以根据化学平衡常数的定义可得K=；正=(NO)消耗=2(O2) 消耗=k正c2(NO)c(O2)，逆=(NO2) 消耗=k逆c2(NO2)，可逆反应达到化学平衡时，同一物质表示的正=逆，不同物质表示的正逆反应速率之比等于化学计量数之比，所以k正c2(NO)c(O2)= k逆c2(NO2)，则；若将容器的温度改变为T2时其k正=k逆，则由于K=1T1；A.由于第一步反应为快反应，第二步反应为慢反应，所以反应速率：(第一步的正反应)(第二步的反应)，A错误；B.当化学反应分多步进行时，总反应快慢由反应慢的化学反应决定，对该反应来说由第二步反应决定，B正确；C.反应快的

23、说明反应的活化能低，需要较少的能量反应就可以发生；反应慢的说明反应的活化能高，发生反应需要较高的能量，所以第二步的活化能比第一步的高，C正确；D.即便是反应慢的化学反应，反应物分子之间的碰撞也不都是有效碰撞，所以第二步中N2O2与O2的碰撞不可能100%有效，D错误；故合理选项是BC。15、CD【解析】由容器I中反应2NO2 2NO+O2起始量(mol/L) 0.6 0 0变化量(mol/L) 0.4 0.4 0.2平衡量(mol/L) 0.2 0.4 0.2可以求出平衡常数K=，平衡时气体的总物质的量为0.8 mol，其中NO占0.4 mol，所以NO的体积分数为50%，。在平衡状态下，v正

24、=v(NO2)消耗=v逆=v(NO)消耗，所以k正c2(NO2)=k逆c2(NO)c(O2)，进一步求出。A根据容器II的起始投料，Q=K，平衡将向正反应方向移动，所以容器II在平衡时气体的总物质的量一定大于1 mol，故两容器的压强之比一定小于45，A错误；B若容器II在某时刻，2NO2 2NO + O2 起始量(mol/L) 0.3 0.5 0.2变化量(mol/L) 2x 2x x平衡量(mol/L) 0.32x 0.5+2x 0.2+x因为，解之得x=，求出此时浓度商Qc=K，所以容器II达平衡时，一定小于1，B错误；C若容器III在某时刻，NO的体积分数为50%2NO2 2NO + O2起始量(mol/L) 0 0.5 0.35变化量(mol/L) 2x 2x x平衡量(mol/L) 2x 0.52x 0.35x