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

1．T 1温度时在容积为2 L 的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)＋O 2(g)

2NO 2(g) ΔH <0。

实验测得：v 正＝v (NO)消耗＝2v (O 2)消耗＝k 正c 2(NO)·c (O 2)，v 逆＝v (NO 2) 消耗＝k 逆c 2(NO 2)，k 正、k

逆

为速率常数，只受温度影响。不同时刻测得容器中n (NO)、n (O 2)如表：

时间/s 0 1 2 3 4 5 n (NO)/mol 1 0.6 0.4 0.2 0.2 0.2 n (O 2)/mol

0.6

0.4

0.3

0.2

0.2

0.2

(1)T 1温度时，k 正

k 逆

＝______________。

(2)若将容器的温度改变为T 2时，其k 正＝k 逆，则T 2_______(填“>”“<”或“＝”)T 1。 答案 (1)160 (2)>

解析 (1)根据v 正＝v (NO)消耗＝2v (O 2)消耗＝k 正c 2(NO)·c (O 2)，得出k 正＝v (NO )消耗

c 2(NO )·c (O 2)，根据v 逆

＝v (NO 2)消耗＝k

逆

·c 2(NO 2)，得出k

逆

＝

v (NO 2)消耗c 2(NO 2)，因为v (NO)消耗＝v (NO 2

)消耗，所以k 正

k 逆

＝c 2(NO 2)

c 2(NO )·c (O 2)＝K ，表格中初始物质的量：n (NO)＝1 mol ，n (O 2)＝0.6 mol ，体积为2 L ，则列

出三段式如下：

2NO(g)＋O 2(g)

2NO 2(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 ＝c 2(NO 2)c 2(NO )·c (O 2)＝0.420.12×0.1

＝160。

(2)若将容器的温度改变为T 2时，其k 正＝k 逆，则K ＝1＜160，因反应：2NO(g)＋O 2(g)2NO 2(g)

ΔH ＜0，K 值减小，则对应的温度增大，即T 2＞T 1。

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，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题：

(1)已知：t 1温度下，k (正)＝0.006 s －1，k (逆)＝0.002 s －

1，该温度下反应的平衡常数值K 1＝________；该反应的活化能E a (正)小于E a (逆)，则ΔH ________(填“小于”“等于”或“大于”)0。

(2)t 2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K 2＝________；温度t 1________(填“小于”“等于”或“大于”)t 2，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 (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K 1＝

c (反)c (顺)＝0.006

0.002

＝3；该反应的活化能E a (正)小于E a (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ΔH 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 ，反式异构体为0.7x ，所以平衡常数为K 2＝0.7x 0.3x ＝7

3。因为K 1＞

K 2，对于放热反应升高温度时平衡逆向移动，所以温度t 2＞t 1。

3.在一定温度下，在1 L 恒容密闭容器中充入一定量PCl 3(g)和Cl 2(g)，发生如下反应：PCl 3(g)＋Cl 2(g)

PCl 5(g) ΔH ，测得PCl 3(g)的转化率与时间关系如图所示。

其速率方程：v 正＝k 正·c (PCl 3)·c (Cl 2)，v 逆＝k 逆·c (PCl 5)(k 是速率常数，只与温度有关)

(1)上述反应中，ΔH ______(填“＞”“＜”或“＝”)0，理由是________________________ ________________________________________________。 (2)M 点：

k 正k 逆________(填“＞”“＜”或“＝”)c (PCl 5)

c (PCl 3)c (Cl 2)

，升高温度，k 正

增大的倍数

________(填“大于”“小于”或“等于”)k 逆增大的倍数。