2020届高三化学考前复习——速率常数和化学平衡常数综合分析(详细解答)

2020届高三化学考前复习——速率常数与化学平衡常数综

合分析（有答案和详细解答）

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)＝0.42

0.12×0.1＝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)＝0.0060.002＝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。

(3)T 1时，测得平衡体系中c (Cl 2)＝0.25 mol·L －

1，则k 正k 逆＝_____________(要求结果带单位)。

答案 (1)＜ T 2大于T 1，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，T 2先达到平衡，说明T 2大于T 1，T 2达到平衡时PCl 3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，K ＝k 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 逆增大的倍数大于k 正增大的倍数。(3)T 1下，平衡时PCl 3(g)的转化率为80%，设PCl 3(g)的起始浓度为c ，平衡时c (PCl 3)＝0.2c ，c (PCl 5)＝0.8c ，c (Cl 2)＝0.25 mol·L －1。K ＝

k 正k 逆

＝

c (PCl 5)c (PCl 3)c (Cl 2)＝0.8c

0.2c ×0.25

L·mol －1＝16 L·mol －1。

4．某科研小组研究臭氧氧化—碱吸收法同时脱除SO 2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Ⅰ：NO(g)＋ O 3(g)

NO 2(g)＋O 2(g)

ΔH 1 ＝－200.9 kJ·mol －

1 E a1＝＋3.

2 kJ·mol －

1 反应Ⅱ：SO 2(g)＋ O 3(g)

SO 3(g)＋O 2(g)

ΔH 2 ＝－241.6 kJ·mol －

1 E a2＝＋58 kJ·mol －

1 已知该体系中臭氧发生分解反应：2O 3(g)

3O 2(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 SO 2的模拟烟气和2.0 mol O 3，改变温度，反应相同时间t 后体系中NO 和SO 2的转化率如图所示：