1、专项提能特训专项提能特训 16 速率常数与化学平衡常数综合分析速率常数与化学平衡常数综合分析 1T1温度时在容积为 2 L 的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)O2(g)2NO2(g) H”“ 解析 (1)根据 v正v(NO)消耗2v(O2)消耗k正c2(NO) c(O2)，得出 k正 vNO消耗 c2NO cO2，根据 v 逆 v(NO2)消耗k逆 c2(NO2)，得出 k逆vNO2 消耗 c2NO2 ，因为 v(NO)消耗v(NO2)消耗，所以k 正 k逆 c2NO2 c2NO cO2K，表格中初始物质的量：n(NO)1 mol，n(O2)0.6 mol，体积为 2 L，则列 出三段式如
2、下： 2NO(g)O2(g)2NO2(g) 始/mol L 1 0.5 0.3 0 转/mol L 1 0.4 0.2 0.4 平/mol L 1 0.1 0.1 0.4 K c2NO2 c2NO cO2 0.42 0.120.1160。 (2)若将容器的温度改变为T2时， 其k正k逆， 则K1160， 因反应： 2NO(g)O2(g)2NO2(g) H0，K 值减小，则对应的温度增大，即 T2T1。 2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
3、别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题： (1)已知：t1温度下，k(正)0.006 s 1，k(逆)0.002 s1，该温度下反应的平衡常数值 K 1 _；该反应的活化能 Ea(正)小于 Ea(逆)，则 H_(填“小于”“等于”或“大 于”)0。 (2)t2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是_(填曲线编号)， 平衡常数值 K2_；温度 t1_(填“小于”“等于”或“大于”)t2，判断理由是 _。 答案 (1)3 小于 (2)B 7 3 小于 该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动 解析 (1)根据 v(正)k(正)c(顺)，k(正)0.006 s 1， 则 v(
4、正)0.006 c(顺)， v(逆)k(逆)c(反)， k(逆)0.002 s 1，则 v(逆)0.002c(反)，化学平衡状态时正、逆反应速率相等，则 0.006c(顺) 0.002c(反)，该温度下反应的平衡常数 K1c反 c顺 0.006 0.0023；该反应的活化能 Ea(正)小于 Ea(逆)，说明断键吸收的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则 H 小于 0。(2) 随着时间的推移，顺式异构体的质量分数不断减少，且减少速率随时间减小，则符合条件的 曲线是 B。设顺式异构体的起始浓度为 x，可逆反应左右物质的化学计量数相等，均为 1，则 平衡时，顺式异构体为 0.3x，反式异构
5、体为 0.7x，所以平衡常数为 K20.7x 0.3x 7 3。因为 K1 K2，对于放热反应升高温度时平衡逆向移动，所以温度 t2t1。 3.在一定温度下，在 1 L 恒容密闭容器中充入一定量 PCl3(g)和 Cl2(g)，发生如下反应：PCl3(g) Cl2(g)PCl5(g) H，测得 PCl3(g)的转化率与时间关系如图所示。 其速率方程：v正k正 c(PCl3) c(Cl2)，v逆k逆 c(PCl5)(k 是速率常数，只与温度有关) (1)上述反应中，H_(填“”“”或“”)0，理由是_ _。 (2)M 点：k 正 k逆_(填“”“”或“”) cPCl5 cPCl3cCl2，升高温
6、度，k 正增大的倍数 _(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。 (3)T1时，测得平衡体系中 c(Cl2)0.25 mol L 1，则k正 k逆_(要求结果带单位)。 答案 (1) T2大于 T1，温度升高，平衡转化率降低，说明正反应是放热反应 (2) 小于 (3)16 L mol 1 解析 (1)由图像知，T2先达到平衡，说明 T2大于 T1，T2达到平衡时 PCl3转化率较低，升高 温度，平衡向左移动，说明正反应是放热反应。(2)M 点正反应速率大于逆反应速率，Kk 正 k逆， 说明浓度商小于平衡常数；正反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，平衡常数 K 减小， 说明 k逆增大
7、的倍数大于 k正增大的倍数。 (3)T1下， 平衡时 PCl3(g)的转化率为 80%， 设 PCl3(g) 的起始浓度为 c，平衡时 c(PCl3)0.2c，c(PCl5)0.8c，c(Cl2)0.25 mol L 1。Kk正 k逆 cPCl5 cPCl3cCl2 0.8c 0.2c0.25 L mol 116 L mol1。 4 某科研小组研究臭氧氧化碱吸收法同时脱除 SO2和 NO 工艺， 氧化过程反应原理及反应 热、活化能数据如下： 反应：NO(g) O3(g)NO2(g)O2(g) H1 200.9 kJ mol 1 E a13.2 kJ mol 1 反应：SO2(g) O3(g)S
8、O3(g)O2(g) H2 241.6 kJ mol 1 E a258 kJ mol 1 已知该体系中臭氧发生分解反应：2O3(g)3O2(g)。请回答： 其他条件不变，每次向容积为 2 L 的反应器中充入含 1.0 mol NO、1.0 mol SO2的模拟烟气和 2.0 mol O3，改变温度，反应相同时间 t 后体系中 NO 和 SO2的转化率如图所示： (1)由图可知相同温度下 NO 的转化率远高于 SO2，结合题中数据分析其可能原因 _。 (2)下列说法正确的是_(填字母)。 AP 点一定为平衡状态点 B温度高于 200 后，NO 和 SO2的转化率随温度升高显著下降，最后几乎为零
9、C其他条件不变，若缩小反应器的容积可提高 NO 和 SO2的转化率 答案 (1)反应的活化能小于反应的活化能，相同条件下更易发生反应 (2)BC 解析 (1)反应的活化能小于反应的活化能，相同条件下更易发生反应，因此相同温度下 NO 的转化率远高于 SO2。 (2)图中曲线属于描点法所得图像，P 点不一定为图像的最高点，即不一定为平衡状态点，可 能是建立平衡过程中的一点，故 A 错误；根据图像，温度高于 200 后，2O3(g)3O2(g) 反应进行程度加大，体系中的臭氧浓度减小，NO 和 SO2的转化率随温度升高显著下降，当 臭氧完全分解，则二者转化率几乎为零，故 B 正确；其他条件不变，若
10、缩小反应器的容积， 使得 2O3(g)3O2(g)平衡逆向移动，臭氧浓度增大，则反应：NO(g)O3(g)NO2(g) O2(g)和反应： SO2(g)O3(g)SO3(g)O2(g)平衡正向移动， NO 和 SO2的转化率提高， 故 C 正确。 5苯乙烯是一种重要的化工原料，可采用乙苯催化脱氢法制备，反应如下： (g)H2(g) H17.6 kJ mol 1 实际生产中往刚性容器中同时通入乙苯和水蒸气，测得容器总压和乙苯转化率随时间变化结 果如图所示。 (1)平衡时，p(H2O)_kPa，平衡常数 Kp_(Kp为以分压表示的平衡常数)。 (2)反应速率 vv正v逆k正 p(乙苯)k逆 p(苯
11、乙烯) p(氢气)，k正、k逆分别为正、逆反应速 率常数。计算 a 处的v 正 v逆_。 答案 (1)80 45 (2)2.5 6容积均为 1 L 的甲、乙两个容器，其中甲为绝热容器，乙为恒温容器。相同温度下，分别 充入 0.2 mol 的 NO2，发生反应：2NO2(g)N2O4(g) H”“”或“”，下同)K乙，p甲_p乙。 答案 (1)03 s 内温度升高对速率的影响大于浓度降低的影响 (2)225 (3) 解析 (1)该反应为放热反应，故 03 s 内温度升高对速率的影响大于浓度降低的影响，导致 反应速率增大。(2)到达平衡时，c(NO2)0.02 mol L 1，c(N 2O4)0.09 mol L 1，K0.09 0.022 225。(3)甲为绝热容器，乙为恒温容器，该反应为放热反应，则到达平衡时甲的温度高于乙， 故 K甲p乙。
