專項(xiàng)提能特訓(xùn)16速率常數(shù)與化學(xué)平衡常數(shù)綜合分析1．T1溫度時(shí)在容積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH<0。實(shí)驗(yàn)測(cè)得：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)，k正、k逆為速率常數(shù)，只受溫度影響。不同時(shí)刻測(cè)得容器中n(NO)、n(O2)如表：時(shí)間/s012345n(NO)/mol1n(O2)/mol(1)T1溫度時(shí)，eq\f(k正,k逆)＝______________。(2)若將容器的溫度改變?yōu)門2時(shí)，其k正＝k逆，則T2_______(填“>”“<”或“＝”)T1。答案(1)160(2)>解析(1)根據(jù)v正＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k正c2(NO)·c(O2)，得出k正＝eq\f(vNO消耗,c2NO·cO2)，根據(jù)v逆＝v(NO2)消耗＝k逆·c2(NO2)，得出k逆＝eq\f(vNO2消耗,c2NO2)，因?yàn)関(NO)消耗＝v(NO2)消耗，所以eq\f(k正,k逆)＝eq\f(c2NO2,c2NO·cO2)＝K，表格中初始物質(zhì)的量：n(NO)＝1mol，n(O2)＝mol，體積為2L，則列出三段式如下：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)始/mol·L－10轉(zhuǎn)/mol·L－1平/mol·L－1K＝eq\f(c2NO2,c2NO·cO2)＝eq\f,×＝160。(2)若將容器的溫度改變?yōu)門2時(shí)，其k正＝k逆，則K＝1＜160，因反應(yīng)：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH＜0，K值減小，則對(duì)應(yīng)的溫度增大，即T2＞T1。2．順-1,2-二甲基環(huán)丙烷和反-1,2-二甲基環(huán)丙烷可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化：該反應(yīng)的速率方程可表示為v(正)＝k(正)c(順)和v(逆)＝k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定溫度時(shí)為常數(shù)，分別稱作正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。回答下列問(wèn)題：(1)已知：t1溫度下，k(正)＝s－1，k(逆)＝s－1，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)值K1＝________；該反應(yīng)的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，則ΔH________(填“小于”“等于”或“大于”)0。(2)t2溫度下，圖中能表示順式異構(gòu)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的曲線是________(填曲線編號(hào))，平衡常數(shù)值K2＝________；溫度t1________(填“小于”“等于”或“大于”)t2，判斷理由是________________________________________________________________________。答案(1)3小于(2)Beq\f(7,3)小于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)解析(1)根據(jù)v(正)＝k(正)c(順)，k(正)＝s－1，則v(正)＝c(順)，v(逆)＝k(逆)c(反)，k(逆)＝s－1，則v(逆)＝(反)，化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)正、逆反應(yīng)速率相等，則(順)＝(反)，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K1＝eq\f(c反,c順)＝eq\f,＝3；該反應(yīng)的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，說(shuō)明斷鍵吸收的能量小于成鍵釋放的能量，即該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則ΔH小于0。(2)隨著時(shí)間的推移，順式異構(gòu)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷減少，且減少速率隨時(shí)間減小，則符合條件的曲線是B。設(shè)順式異構(gòu)體的起始濃度為x，可逆反應(yīng)左右物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)相等，均為1，則平衡時(shí)，順式異構(gòu)體為，反式異構(gòu)體為，所以平衡常數(shù)為K2＝eq\f,＝eq\f(7,3)。因?yàn)镵1＞K2，對(duì)于放熱反應(yīng)升高溫度時(shí)平衡逆向移動(dòng)，所以溫度t2＞t1。3.在一定溫度下，在1L恒容密閉容器中充入一定量PCl3(g)和Cl2(g)，發(fā)生如下反應(yīng)：PCl3(g)＋Cl2(g)PCl5(g)ΔH，測(cè)得PCl3(g)的轉(zhuǎn)化率與時(shí)間關(guān)系如圖所示。其速率方程：v正＝k正·c(PCl3)·c(Cl2)，v逆＝k逆·c(PCl5)(k是速率常數(shù)，只與溫度有關(guān))(1)上述反應(yīng)中，ΔH______(填“＞”“＜”或“＝”)0，理由是________________________________________________________________________。(2)M點(diǎn)：eq\f(k正,k逆)________(填“＞”“＜”或“＝”)eq\f(cPCl5,cPCl3cCl2)，升高溫度，k正增大的倍數(shù)________(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍數(shù)。(3)T1時(shí)，測(cè)得平衡體系中c(Cl2)＝mol·L－1，則eq\f(k正,k逆)＝_____________(要求結(jié)果帶單位)。答案(1)＜T2大于T1，溫度升高，平衡轉(zhuǎn)化率降低，說(shuō)明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)(2)＞小于(3)16L·mol－1解析(1)由圖像知，T2先達(dá)到平衡，說(shuō)明T2大于T1，T2達(dá)到平衡時(shí)PCl3轉(zhuǎn)化率較低，升高溫度，平衡向左移動(dòng)，說(shuō)明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。(2)M點(diǎn)正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，K＝eq\f(k正,k逆)，說(shuō)明濃度商小于平衡常數(shù)；正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向左移動(dòng)，平衡常數(shù)K減小，說(shuō)明k逆增大的倍數(shù)大于k正增大的倍數(shù)。(3)T1下，平衡時(shí)PCl3(g)的轉(zhuǎn)化率為80%，設(shè)PCl3(g)的起始濃度為c，平衡時(shí)c(PCl3)＝，c(PCl5)＝，c(Cl2)＝mol·L－1。K＝eq\f(k正,k逆)＝eq\f(cPCl5,cPCl3cCl2)＝eq\f,×L·mol－1＝16L·mol－1。4．某科研小組研究臭氧氧化—堿吸收法同時(shí)脫除SO2和NO工藝，氧化過(guò)程反應(yīng)原理及反應(yīng)熱、活化能數(shù)據(jù)如下：反應(yīng)Ⅰ：NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)ΔH1＝－kJ·mol－1Ea1＝＋kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ：SO2(g)＋O3(g)SO3(g)＋O2(g)ΔH2＝－kJ·mol－1Ea2＝＋58kJ·mol－1已知該體系中臭氧發(fā)生分解反應(yīng)：2O3(g)3O2(g)。請(qǐng)回答：其他條件不變，每次向容積為2L的反應(yīng)器中充入含molNO、molSO2的模擬煙氣和molO3，改變溫度，反應(yīng)相同時(shí)間t后體系中NO和SO2的轉(zhuǎn)化率如圖所示：(1)由圖可知相同溫度下NO的轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于SO2，結(jié)合題中數(shù)據(jù)分析其可能原因______________。(2)下列說(shuō)法正確的是________(填字母)。A．P點(diǎn)一定為平衡狀態(tài)點(diǎn)B．溫度高于200℃后，NO和SO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高顯著下降，最后幾乎為零C．其他條件不變，若縮小反應(yīng)器的容積可提高NO和SO2的轉(zhuǎn)化率答案(1)反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ的活化能，相同條件下更易發(fā)生反應(yīng)(2)BC解析(1)反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ的活化能，相同條件下更易發(fā)生反應(yīng)，因此相同溫度下NO的轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于SO2。(2)圖中曲線屬于描點(diǎn)法所得圖像，P點(diǎn)不一定為圖像的最高點(diǎn)，即不一定為平衡狀態(tài)點(diǎn)，可能是建立平衡過(guò)程中的一點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；根據(jù)圖像，溫度高于200℃后，2O3(g)3O2(g)反應(yīng)進(jìn)行程度加大，體系中的臭氧濃度減小，NO和SO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高顯著下降，當(dāng)臭氧完全分解，則二者轉(zhuǎn)化率幾乎為零，故B正確；其他條件不變，若縮小反應(yīng)器的容積，使得2O3(g)3O2(g)平衡逆向移動(dòng)，臭氧濃度增大，則反應(yīng)Ⅰ：NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)和反應(yīng)Ⅱ：SO2(g)＋O3(g)SO3(g)＋O2(g)平衡正向移動(dòng)，NO和SO2的轉(zhuǎn)化率提高，故C正確。5．苯乙烯是一種重要的化工原料，可采用乙苯催化脫氫法制備，反應(yīng)如下：(g)＋H2(g)ΔH＝＋kJ·mol－1實(shí)際生產(chǎn)中往剛性容器中同時(shí)通入乙苯和水蒸氣，測(cè)得容器總壓和乙苯轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化結(jié)果如圖所示。(1)平衡時(shí)，p(H2O)＝________kPa，平衡常數(shù)Kp＝________(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù))。(2)反應(yīng)速率v＝v正－v逆＝k正·p(乙苯)－k逆·p(苯乙烯)·p(氫氣)，k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。計(jì)算a處的eq\f(v正,v逆)＝____。答案(1)8045(2)6．容積均為1L的甲、乙兩個(gè)容器，其中甲為絕熱容器，乙為恒溫容器。相同溫度下，分別充入mol的NO2，發(fā)生反應(yīng)：2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0，甲中NO2的相關(guān)量隨時(shí)間變化如下圖所示。(1)0～3s內(nèi)，甲容器中NO2的反應(yīng)速率增大的原因是________________________________________________________________________。(2)甲達(dá)平衡時(shí)，溫度若為T℃，此溫度下的平衡常數(shù)K＝________。(3)平衡時(shí)，K甲________(填“>”“<”或“＝”，下同)K乙，p甲________p乙。答案(1)0～3s內(nèi)溫度升高對(duì)速率的影響大于濃度降低的影響