速率常数的应用

0.025 0.025
则
500
℃时该反应的化学平衡常数
K
＝
c（N2）·c（C O2） c（N2O）·c（C O）
＝
0.025×0.025＝ 1 。
020.200/172/59 ×0.375 45
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速率常数的应用
（2）由（1）分析可知，500 ℃恒温容器中达到平衡时，N2O(g)、CO(g)、
N2(g)和 CO2(g)的平衡浓度(mol·L－1)分别为 0.075、0.375、0.025、0.025，
则有 v 正＝k 正·c(N2O)·c(CO)＝k 正×0.075×0.375，v 逆＝k 逆·c(N2)·c(CO2)
＝k 逆×0.025×0.025；达到平衡时 v 正＝v 逆，则有 k 正×0.075×0.375＝k
逆×0.025×0.025，据此可得k k
正＝ 1 ；M 逆 45
点对应的
N2O
a
转化(mol) x
x
平衡(mol) a - x a - x
CO(g) +3H2 (g)
0
0
2a
x x
3x 3x
则
CH4
的转化率
(CH4 )=
3 a
100% 66.67%
(H2 )
3x 2a 2x
0.6，得x
2 3
a
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速率常数的应用
方程式为 CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。 通过计算机模拟实验，对 400~1200℃、操作压强为 0.1MPa 条件下， 不同水碳比(1~10)进行了热力学计算，反应平衡体系中 H2 的物质的 量分数与水碳比、平衡温度的关系如图所示。
据模拟实验可知，平衡温度为 900℃，水碳比为 1.0 时，H2 的物质的
10
速率常数的应用
【答案】66.67%
4.32×10−2(M Pa )2
k
6
【解析】操作压强为 0.1MPa、平衡温度为 900℃条件下，水碳比为
1.0 时，H2 的物质的量分数为 0.6，设甲烷和 H2O 的物质的量均为 amol，
达化学平衡时，甲烷消耗 x，
CH4 (g) +H2O(g)
起始(mol) a
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2．在容积均为1 L的密闭容器A(起始500 ℃，恒温)、B(起始500 ℃， 绝热)两个容器中分别加入0.1 mol N2O、0.4 mol CO和相同催化剂。 实验测得A、B容器中N2O的转化率随时间的变化关系如图乙所示。
（1）500 ℃该反应的化学平衡常数 K＝________(用分数表示)。
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速率常数的应用
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速率常数的应用
化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比， 而速率常数是其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随 反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出 该温度下任意浓度时的反应速率。
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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。
【答案】10 大于
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速率常数的应用
【解析】当反应达到平衡时，v 正＝v 逆，即 k 正·c(N2O4)＝k 逆·c2(NO2)， k 正＝k 逆c（·c2N（2ON4O）2）＝k 逆·K＝10k 逆；该反应是吸热反应，升高温度， 平衡向正反应方向移动，k 正增大的倍数大于 k 逆增大的倍数。
【解析】（1）图乙中 b 曲线对应 A 容器中 N2O 的转化率，达到平衡
时 N2O 转化率为 25% ，则有：
N2O(g)＋CO(g) N2(g)＋CO2(g)
起始浓度/(mol·L－1) 0.1
ຫໍສະໝຸດ Baidu0.4
0
0
转化浓度/(mol·L－1) 0.025 0.025
0.025 0.025
平衡浓度/(mol·L－1) 0.075 0.375
对于反应：aA(g)＋bB(g) gG(g)＋hH(g)
则 v 正＝k 正 ca(A) · cb(B)( 其中 k 正为正反应的速率常数)，v 逆＝k
逆· cg(G)· ch(H)(其中 k 逆为逆反应的速率常数)。
如反应 2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)，v 正＝k 正· c2(NO2)，v 逆＝k
的转化率为
20%
，
此时 N2O(g)、CO(g)、N2(g)和 CO2(g)的浓度(mol·L－1)分别为 0.08、
0.38、0.02、0.02，则有v 正＝k 正×0.08×0.38≈1.69。
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v 逆 k 逆×0.02×0.02
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3．甲烷水蒸气的重整反应是工业制备氢气的重要方式，其化学反应
逆· c2(NO)· c(O2)。
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3．速率常数与化学平衡常数之间的关系
一定温度下，可逆反应：aA(g)＋bB(g) gG(g)＋hH(g)，达到
平衡
状态时，v 正＝k 正· ca(A)· cb(B)，v 逆＝k 逆· cg(G)· ch(H)，
因平衡时
v
正＝v
逆 ，则
量分数为 0.6，CH4 的转化率为________________，其压强平衡常数
为________________；反应速率方程为 v=kp(CH4)p-1(H2)，此时反应
速率=________________(已知：气体分压=气体的物质的量分数×总压，
速率方程中 2020/12/9 k 为速率常数)。
k
正·ca(A) ·cb(B)＝k
逆
·c
g(G)
·ch
k (H)，
k
正＝cg（G）· ch（H） 逆 ca（A）· cb（B）
＝K
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1．已知在一定温度下的可逆反应 N2O4(g) 2NO2(g) ΔH>0 中，v 正＝k 正 c(N2O4)，v 逆＝k 逆 c2(NO2)(k 正、k 逆只是温度的函数)。若该温 度下的平衡常数 K＝10，则 k 正＝________k 逆。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。
（2）实验测定该反应的反应速率 v 正＝k 正·c(N2O)·c(CO)，v 逆＝k
逆·c(N2)·c(CO2)，k 正、k 逆分别是正、逆反应速率常数，c 为物质的量
浓度。计算 M 处的v 正＝________(保留两位小数)。 v逆
【答案】（1） 1 （2）1.69
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