热点强化23速率常数与平衡常数的关系-2025年高考化学总复习(人教版)配套课件

v 逆＝k 逆·c(N2O4)，其中 k 正、k 逆分别为正、逆反应的速率常数。则如图
lg
k表示速率常数的对数；T1表示温度的倒数所示①、②、③、④四条
斜线中，能表示 lg k 正随T1变化关系的是斜线___③_____(填序号，下同)，
能表示 lg k 逆随T1变化关系的是斜线___④_____。
题述反应中，正反应速率 v 正＝k 正·p(N2O4)，逆反应速率 v 逆＝k 逆·p2(NO2)， 平衡时 v 正＝v 逆，k 正·p(N2O4)＝k 逆·p2(NO2)，Kp＝p2(NO2)/p(N2O4)＝kk正 逆。 若将一定量的 N2O4 投入真空容器中在恒温恒压的条件下分解（温度 298 K、压强 100 kPa），该条件下 k 正＝4.8×104 s-1，当 N2O4 分解 10% 时，v 正＝4.8×104 s-1×100 kPa×01..91≈3.9×106 kPa·s-1。
2.无色气体N2O4是一种强氧化剂，为重要的火箭推进剂之一。N2O4与 NO2转换的热化学方程式为N2O4(g)⥫⥬2NO2(g) ΔH＝＋24.4 kJ·mol-1。 上述反应中，正反应速率v正＝k正·p(N2O4)，逆反应速率v逆＝
k正 k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆为速率常数，则Kp为 k逆 （以k正、k逆表 示）。若将一定量的N2O4投入真空容器中在恒温恒压的条件下分解（温 度298 K、压强100 kPa），已知该条件下k正＝4.8×104 s-1，当N2O4分解 10%时，v正＝ 3.9×106 kPa·s-1。
5.06
5.06
121.2×1－61.0061.12
(kPa)2≈43.9 (kPa)2。
5.06
反思归纳：压强平衡常数 Kp 的计算
计算 Kp 的两套模板，以 N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)为例。
模板 1：平衡时总压强为 p0
N2(g) ＋ 3H2(g) ⥫⥬ 2NH3(g)
n（始） 1 mol 3 mol
②设初始投入CH3OH(g)为1 mol，平衡时消耗CH3OH(g)的物质的量为 x mol，列三段式：
开始/mol
CH3OH(g)⥫⥬CO(g)＋2H2(g)
1
0
0
转化/mol
x
x
2x
平衡/mol
1－x
x
2x
根据相同条件下，物质的量之比等于压强之比，353 K 时，初始平衡体系总压强为
101.2 kPa，平衡时体系总压强为 121.2 kPa，则1－x＋12x＋x＝110211..22，解得 x＝101.12
(2) 在 一 定 温 度 下 ， CO 和 H2 的 混 合 气 体 发 生 反 应 ： CO(g) ＋ 2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)，反应速率 v＝v 正－v 逆＝k 正 c(CO)·c2(H2)－k 逆 c(CH3OH)，k 正、k 逆分别为正、逆反应速率常数。达到平衡后，若加入 高效催化剂，v正将 不变 （填“增大”“减小”或“不变”，下同）；
v逆 若升高温度，k正将 减小 。
k逆
(2)平衡时正、逆反应速率相等，即 v 正＝v 逆，则vv逆正＝1，反应速率 v＝
v 正－v 逆＝k 正 c(CO)·c2(H2)－k 逆 c(CH3OH)＝0，则该反应的平衡常数 K
＝c(cC(COH)·3cO2(HH)2)＝kk正 逆，催化剂可加快反应速率，但不影响平衡移动，正、
(1)升高温度，体系颜色加深，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，Δ H＜0；化学反应速率和温度成正比，随着温度降低，T1增大，正、逆反 应速率减小，则 lg k 正和 lg k 逆均减小，由于温度降低平衡正向移动，v 正＞v 逆，则降低相同温度时 lg k 逆减小更快，则斜线③表示 lg k 正随T1变 化关系，斜线④表示 lg k 逆随T1变化关系。
3. 升 高 温 度 ， 绝 大 多 数 的 化 学 反 应 速 率 都 增 大 ， 但 是 2NO(g) ＋ O2(g)⥫⥬2NO2(g)的反应速率却随着温度的升高而减小。查阅资料知， 2NO(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)的反应历程分两步： Ⅰ.2NO(g)⥫⥬N2O2(g) ΔH1＜0（快）， v1正＝k1正c2(NO)，v1逆＝k1逆c(N2O2)； Ⅱ.N2O2(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g) ΔH2＜0（慢）， v2正＝k2正c(N2O2)·c(O2)，v2逆＝k2逆c2(NO2)。
0
Δn 0.5 mol n（平） 0.5 mol
0.5 p(X) 3 p0
1.5 mol 1.5 mol 1.5
3 p0
1 mol 1 mol 1 3p0
Kp＝03.5p130p103.25p03。 模板 2：刚性反应器中
N2(g) ＋ 3H2(g) ⥫⥬ 2NH3(g)
p（始） p03p00 NhomakorabeaΔp p′
(1)反应：CH3OH(g)⥫⥬CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝ ＋97.9 kJ·mol-1；该历 程中最大活化能E正＝ 179.6 kJ·mol-1，写出该步骤的化学方程式： __C_O__*＋__4_H__*=_=_=__C_O_*_＋__2_H_2_(_g_)[_或__4_H__*=_=_=_2_H__2_(g_)_]___________。
t/min 0
5 10 15 20 ∞
p/kPa 101.2 107.4 112.6 116.4 118.6 121.2
①若升高温度至373 K，则CH3OH(g)分解后体系压强p∞(373 K) 大于 （填“大于”“小于”或“等于”）121.2 kPa，原因是
_C__H_3_O_H__(g_)_⥫__⥬_C__O_(_g_)＋__2_H__2(_g_)_的__正__反__应__为__气__体__体__积__增__大__的__吸__热__反__应__，____ _温__度__升__高__，__平__衡__正__向__移__动__，__气__体__物__质__的__量__增__加__，__容__器__体__积__不__变__，__总_____ _压__强__变__大_____。
大单元四 化学反应原理 第十一章 化学反应速率与化学平衡
热点强化23
速率常数与平衡常数的关系
技法指导 已知反应：aA(g)＋bB(g)⥫⥬cC(g)，反应速率 v 正＝k 正 ca(A)·cb(B)，v 逆 ＝k 逆 cc(C)，当 v 正＝v 逆时，反应达到平衡，即 k 正 ca(A)·cb(B)＝k 逆 cc(C)， 故ca(Acc)(·Ccb)(B)＝kk逆正＝K。 结论：K＝kk正 逆。
(1) 由 题 图 中 信 息 可 得 甲 醇 的 相 对 能 量 为 0 ， 生 成 物 的 相 对 能 量 为 97.9 kJ·mol-1 ， 根 据 ΔH ＝ 生 成 物 总 能 量 － 反 应 物 总 能 量 ， 则 CH3OH(g)⥫⥬CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝＋97.9 kJ·mol-1；根据题图可以看 出，CO*＋4H*===CO*＋2H2(g)或4H*===2H2(g)反应中活化能E正最大， E正＝113.9 kJ·mol-1－(－65.7 kJ·mol-1)＝179.6 kJ·mol-1。
请回答下列问题：
k1正
k2正
(1)Ⅰ、Ⅱ反应的平衡常数KⅠ＝ k1逆 ，KⅡ＝ k2逆 （用k1正、
k1逆、k2正、k2逆表示）。
v1逆
(1)KⅠ＝cc(2N(N2OO2))＝
k1逆 v1正
，平衡时 v1 逆＝v1 正，故 KⅠ＝kk11逆正；同理 KⅡ
k1正
＝k2正。 k2逆
(2)反应2NO(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)的ΔH＝ ΔH1＋ΔH2 （用含ΔH1和 ΔH2的式子表示）。一定温度下，反应：2NO(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)达到 平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K
k1正·k2正 ＝ k1逆·k2逆 ，升高温度，K 减小 （填“增大”“减小”或“不 变”）。
(2)反应Ⅰ＋反应Ⅱ＝目标反应，故 ΔH＝ΔH1＋ΔH2，K＝KⅠ·KⅡ＝ kk11正 逆··kk22正 逆，该反应的ΔH＜0，升高温度，该反应平衡逆向移动，K 减小。
4.在钯基催化剂表面上，甲醇制氢的反应历程如图所示，其中吸附在钯 催化剂表面上的物质用*标注。
(3)①反应CH3OH(g)⥫⥬CO(g)＋2H2(g)的正反应为气体分子数增大的吸 热反应，温度升高，平衡正向移动，气体物质的量增加，刚性容器，容 器体积不变，总压强变大，则升高温度至373 K，CH3OH(g)分解后体系 压强p∞(373 K)大于121.2 kPa。
②353 K时，该反应的平衡常数Kp＝ 43.9 (kPa)2（Kp为以分压表示的 平衡常数，计算结果保留一位小数）。
逆反应速率仍相等，则vv逆正不变；根据(1)中分析 CH3OH(g)⥫⥬CO(g)＋
2H2(g)的正反应为吸热反应，则 CO(g)＋2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)的正反应
为放热反应，升高温度反应逆向进行，平衡常数
K
减小，则k正将减小。 k逆
(3)353 K 时 ， 在 刚 性 容 器 中 充 入 CH3OH(g) ， 发 生 反 应 ： CH3OH(g)⥫⥬CO(g)＋2H2(g)。体系的总压强p随时间t的变化如表所示。
(2)图中A、B、C、D点的纵坐标分别为a＋1.5、a＋0.5、a－0.5、a－
1.5，则温度T1时化学平衡常数K＝ 10 。已知温度T1时，某时刻恒 容密闭容器中NO2、N2O4的浓度均为0.2 mol·L-1，此时v正 ＞ （填 “＞”或“＜”）v逆。
(2)化学平衡常数 K＝cc(2(NN2OO42))＝kk逆 正··cc(2(NN2OO42))×kk正 逆＝vv正逆×kk正 逆＝1100aa--01..55＝10； NO2、N2O4 的浓度均为 0.2 mol·L-1，则浓度商 Q＝(00..22)2＝5＜K，则平 衡正向移动，v 正＞v 逆。
mol，则平衡时，H2 的物质的量为5.106 mol，CH3OH 的物质的量为1－101.12mol，
CO 的物质的量为101.12 mol，平衡时总物质的量为65..0066 mol，该反应的平衡常数
1
1
121.2× Kp＝p2p((HC2H)·3pO(CHO) )＝
5.06 6.06
2×121.2×160..0162
3p′
2p′
p（平） p0－p′ 3p0－3p′
2p′
Kp＝(p0－p′()2(3pp′)02－3p′)3。
热点训练
1．(1)NO2 可发生二聚反应生成 N2O4，化学方程式为 2NO2(g)⥫=kk逆正=⥬ N2O4(g)，上述反应达到平衡后，升高温度可使体系颜色加深，则该反 应的 ΔH___＜_____(填“＞”或“＜”)0。
已知该反应的正反应速率方程为 v 正＝k 正·c2(NO2)，逆反应速率方程为