突破04 高考新宠——速率常数及其应用-高考化学《化学反应原理》逐空突破系列

高考新宠——速率常数及其应用【知识点归纳】1、速率常数(1)含义：速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1mol·L－1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率(2)速率常数的影响因素：与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响，但温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值。通常反应速率常数越大，反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数2、速率方程：(1)定义：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(2)表达式：对于反应：aA＋bB==pC＋qD，则v＝kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)如：①SO2Cl2SO2＋Cl2 v＝k1c(SO2Cl2)②2NO22NO＋O2 v＝k2c2(NO2)③2H2＋2NON2＋2H2O v＝k3c2(H2)·c2(NO)3、正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系(1)K与k正、k逆的关系对于反应：aA(g)＋bB(g)pC(g)＋qD(g)，则：v正＝k正·ca(A)·cb(B)(k正为正反应速率常数)v逆＝k逆·cp(C)·cq(D)(k逆为逆反应速率常数)反应达到平衡时v正＝v逆，此时：k正·ca(A)·cb(B)=k逆·cp(C)·cq(D)，即：(2)Kp与k正、k逆的关系以2NO2N2O4为例，v正＝k正·p2(NO2)，v逆＝k逆·p(N2O4)反应达到平衡时v正＝v逆，此时：k正·p2(NO2)＝k逆·p(N2O4)eq\f(k正,k逆)＝eq\f(pN2O4,p2NO2)＝Kp，即：Kp＝eq\f(k正,k逆)【真题感悟】1、[2018·全国卷Ⅲ·节选]三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。对于反应：2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。①343K时反应的平衡转化率α＝________%。平衡常数K343K＝________(保留2位小数)②在343K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有________、________③比较a、b处反应速率大小：va________vb(填“大于”“小于”或“等于”)=4\*GB3\*MERGEFORMAT④反应速率v＝v正－v逆＝，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的eq\f(v正,v逆)＝________(保留1位小数)2、[2018·全国卷Ⅰ·节选]已知2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)，起始时N2O5(g)为35.8kPa，分解的反应速率v＝2×10－3×(kPa·min－1)。t＝62min时，测得体系中＝2.9kPa，则此时的＝______kPa，v＝________kPa·min－13、[2015·全国卷Ⅰ·节选]Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)，在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正＝0.0027min－1，在t＝40min时，v正＝________min－14、[2016·海南卷·节选]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。已知：t1温度下，k(正)＝0.006s－1，k(逆)＝0.002s－1，该温度下反应的平衡常数值K1＝________【经典训练】1、对于基元反应，如aA＋bBcC＋dD，反应速率v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cc(C)·cd(D)，其中k正、k逆是取决于温度的速率常数。对于基元反应Ⅳ2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，在653K时，速率常数k正＝2.6×103L2·mol－2·s－1，k逆＝4.1×103L·mol－1·s－1。(1)计算653K时的平衡常数K＝________(2)653K时，若NO的浓度为0.006mol·L－1，O2的浓度为0.290mol·L－1，则正反应速率为________mol·L－1·s－12、N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，在一定条件下，该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(N2O4)＝k1p(N2O4)，v(NO2)＝k2p2(NO2)，其中k1、k2是与反应温度有关的常数。则一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1＝________3、T1℃时，在一密闭容器中发生反应4NO(g)N2(g)＋2NO2(g)，其正反应速率表达式为：v正＝k正·cn(NO)，测得速率和浓度的关系如下表。序号c(NO)/mol·L－1v正/mol·L－1·s－1①0.104.00×10－9②0.206.40×10－8③0.303.24×10－7则n＝__________，k正＝__________mol－3·L3·s－1。达到平衡后，若减小压强，则混合气体的平均相对分子质量将__________(填“增大”“减小”或“不变”)4、T1温度时在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH<0。实验测得：v正＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k正c2(NO)·c(O2)，v逆＝v(NO2)消耗＝k逆c2(NO2)，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(O2)如表：时间/s012345n(NO)/mol0.200.100.080.070.060.06n(O2)/mol0.100.050.040.0350.030.03(1)从0～2s内该反应的平均速率v(NO)＝________mol·L－1·s－1。(2)T1温度时化学平衡常数K＝________。(结果保留3位有效数字)。(3)化学平衡常数K与速率常数k正、k逆的数学关系是K＝__________。若将容器的温度改变为T2时其k正＝k逆，则T2________(填“>”“<”或“＝”)T15、已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：第一步2NO(g)N2O2(g)(快速平衡)第二步N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢反应)①用O2表示的速率方程为v(O2)=k1·c2(NO)·c(O2)；NO2表示的速率方程为v(NO2)=k2·c2(NO)·c(O2)，k1与k2分别表示速率常数(与温度有关)，则=________②下列关于反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的说法正确的是_________(填序号)。A．增大压强，反应速率常数一定增大B．第一步反应的活化能小于第二步反应的活化能C．反应的总活化能等于第一步和第二步反应的活化能之和6、CO可被NO2氧化：CO+NO2CO2+NO。当温度高于225℃时，反应速率v正=k正·c(CO)·c(NO2)、v逆=k逆·c(CO2)·c(NO)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。在上述温度范围内，k正、k逆与该反应的平衡常数K之间的关系为_________7、汽车尾气还可利用反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=−746.8kJ/mol，实验测得：v正=k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆为速率常数，只与温度有关)①达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数____(填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍数②若在1L的密闭容器中充入1molCO和1molNO，在一定温度下达到平衡时，CO的转化率为40%，则k正︰k逆=_____8、若反应2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)的正、逆反应速率可表示为v正＝k正·c2(NO)·c2(CO)；v逆＝k逆·c(N2)·c2(CO2)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，仅与温度有关。一定温度下，在体积为1L的容器中加入2molNO和2molCO发生上述反应，测得CO和CO2物质的量浓度随时间的变化如图2所示，则a点时v正∶v逆＝________9、升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的速率却随温度的升高而减小，某化学小组为研究特殊现象的实质原因，查阅资料知：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：i：2NO(g)N2O2(g)(快),v1正＝k1正c2(NO) v1逆＝k1逆c(N2O2) ΔH1＜0ii：N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)(慢),v2正＝k2正c(N2O2)c(O2) v2逆＝k2逆c2(NO2) ΔH2＜0一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)达到衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K＝________10、100℃时，若将9.2gNO2和N2O4气体放入1L密闭容器中，发生反应N2O4(g)2NO2(g)。某时刻测得容器内气体的平均相对分子质量为50，则此时v正(N2O4)____v逆(N2O4)(填“＞”“＝”或“＜”)。上述反应中，正反应速率v正＝k正·p(N2O4)，逆反应速率v逆＝k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆为速率常数，若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解（温度298K、压强100kPa），已知该条件下k正＝4.8×104s－1，当N2O4分解10%时，v正＝_______kPa·s－111、已知该反应速率v正=k正·c4(NH3)·c6(NO)，v逆=k逆·cx(N2)·cy(H2O)(k正、k逆分别是正、逆反应速率常数)，该反应的平衡常数K=k正/k逆,则x=_____，y=_______12、在T0K、1.0×104kPa下，等物质的量的CO与CH4混合气体可以合成乙醛，反应方程式如下：CO(g)＋CH4(g)CH3CHO(g)实验测得：v正＝k正p(CO)·p(CH4)，v逆＝k逆p(CH3CHO)，k正、k逆为速率常数，p为气体的分压（气体分压p＝气体总压p总×体积分数）。若用气体分压表示的平衡常数Kp＝4.5×10-5(kPa)-1，则k正＝(以k逆表示)；当CO转化率为20%时，CH3CHO(g)的分压p(CH3CHO)＝kPa13、三氯氢硅歧化也可制得甲硅烷。反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)为歧化制甲硅烷过程的关键步骤，此反应采用一定量的PA100催化剂，在不同反应温度下测得SiHCl3的转化率随时间的变化关系如图所示。① 353.15 K时，平衡转化率为_________，反应的平衡常数K＝________(保留3位小数)。该反应是________反应(填“放热”“吸热”)②323.15 K时，要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有_________、__________③ 比较a、b处反应速率的大小：va_____vb(填“＞”“＜”或“＝”)。已知反应速率v正＝，v逆＝，k1、k2分别是正、逆反应的速率常数，与反应温度有关，x为物质的量分数，则在353.15 K时＝________(保留3位小数)14、