2021新高考化学鲁科版一轮复习突破精练：第7章 专项提能特训14 速率常数与化学平衡常数综合分析

2021新高考化学鲁科版一轮复习突破精练：第7章 专项提能特训14 速率常数与化学平衡常数综合分析

专项提能特训14　速率常数与化学平衡常数综合分析 ‎1．T1温度时在容积为2 L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/s ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ n(NO)/mol ‎1‎ ‎0.6‎ ‎0.4‎ ‎0.2‎ ‎0.2‎ ‎0.2‎ n(O2)/mol ‎0.6‎ ‎0.4‎ ‎0.3‎ ‎0.2‎ ‎0.2‎ ‎0.2‎ ‎(1)T1温度时，＝______________。‎ ‎(2)若将容器的温度改变为T2时，其k正＝k逆，则T2______________(填“>”“<”或“＝”)T1。‎ 答案　(1)160 mol－1·L　(2)>‎ 解析　(1)根据v正＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k正c2(NO)·c(O2)，得出k正＝，根据v逆＝v(NO2)消耗＝k逆·c2(NO2)，得出k逆＝，因为平衡时，v(NO)消耗＝v(NO2)消耗，所以＝＝K，表格中初始物质的量：n(NO)＝1 mol，n(O2)＝0.6 mol，体积为2 L，则列出三段式如下：‎ ‎　　　　　　　　2NO(g)＋ O2(g)2NO2(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＝＝ mol－1·L＝160 mol－1·L。‎ ‎(2)若将容器的温度改变为T2时，其k正＝k逆，则K＝1＜160，因反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH＜0，K值减小，则对应的温度增大，即T2＞T1。‎ ‎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：t1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K1＝________；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，则ΔH________(填“小于”“等于”或“大于”)0。‎ ‎(2)t2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K2＝________；温度t1________(填“小于”“等于”或“大于”)t2，判断理由是________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)3　小于 ‎(2)B　　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0.006[顺]＝0.002[反]，该温度下反应的平衡常数K1＝＝＝3；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(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K2＝＝。因为K1＞K2，对于放热反应升高温度时平衡逆向移动，所以温度t2＞t1。‎ ‎3.在一定温度下，在1 L恒容密闭容器中充入一定量PCl3(g)和Cl2(g)，发生如下反应：PCl3(g)＋Cl2(g)PCl5(g)　ΔH，测得PCl3(g)的转化率与时间关系如图所示。‎ 其速率方程：v正＝k正·c(PCl3)·c(Cl2)，v逆＝k逆·c(PCl5)(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：________(填“＞”“＜”或“＝”)，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)T1时，测得平衡体系中[Cl2]＝0.25 mol·L－1，则＝_________________(要求结果带单位)。‎ 答案　(1)＜　T2大于T1，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，T2先达到平衡，说明T2大于T1，T2达到平衡时PCl3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＝，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)T1下，平衡时PCl3(g)的转化率为80%，设PCl3(g)的起始浓度为c，平衡时[PCl3]＝0.2c，[PCl5]＝0.8c，[Cl2]＝0.25 mol·L－1。K＝＝＝ 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SO2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)＋ O3(g)NO2(g)＋O2(g)‎ ΔH1 ＝－200.9 kJ·mol－1　Ea1＝3.2 kJ·mol－1‎ 反应Ⅱ：SO2(g)＋ O3(g)SO3(g)＋O2(g)‎ ΔH2 ＝－241.6 kJ·mol－1　Ea2＝58 kJ·mol－1‎ 已知该体系中臭氧发生分解反应：2O3(g)3O2(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 SO2的模拟烟气和2.0 mol O3，改变温度，反应相同时间t后体系中NO和SO2的转化率如图所示：‎ ‎(1)由图可知相同温度下NO的转化率远高于SO2，结合题中数据分析其可能原因______________。‎ ‎(2)下列说法正确的是________(填字母)。‎ A．P点一定为平衡状态点 B．温度高于200 ℃后，NO和SO2的转化率随温度升高显著下降，最后几乎为零 C．其他条件不变，若缩小反应器的容积可提高NO和SO2的转化率 答案　(1)反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ的活化能，相同条件下更易发生反应　(2)BC 解析　(1)反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ的活化能，相同条件下更易发生反应，因此相同温度下NO的转化率远高于SO2。‎ ‎(2)图中曲线属于描点法所得图像，P点不一定为图像的最高点，即不一定为平衡状态点，可能是建立平衡过程中的一点，故A错误；根据图像，温度高于200 ℃后，2O3(g)3O2(g)反应进行程度加大，体系中的臭氧浓度减小，NO和SO2的转化率随温度升高显著下降，当臭氧完全分解，则二者转化率几乎为零，故B正确；其他条件不变，若缩小反应器的容积，使得2O3(g)3O2(g)平衡逆向移动，臭氧浓度增大，则反应Ⅰ：NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)和反应Ⅱ：SO2(g)＋O3(g)SO3(g)＋O2(g)平衡正向移动，NO和SO2的转化率提高，故C正确。‎ ‎5．苯乙烯是一种重要的化工原料，可采用乙苯催化脱氢法制备，反应如下：‎ ‎(g)＋H2(g)　ΔH＝17.6 kJ·mol－1‎ 实际生产中往刚性容器中同时通入乙苯和水蒸气，测得容器总压和乙苯转化率随时间变化结果如图所示。‎ ‎(1)平衡时，p(H2O)＝________kPa，平衡常数Kp＝________ kPa(Kp为以分压表示的平衡常数)。‎ ‎(2)反应速率v＝v正－v逆＝k正·p(乙苯)－k逆·p(苯乙烯)·p(氢气)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。计算a处的＝____ kPa。‎ 答案　(1)80　45　(2)2.5‎ ‎6．容积均为1 L的甲、乙两个容器，其中甲为绝热容器，乙为恒温容器。相同温度下，分别充入0.2 mol的NO2，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0，甲中NO2的相关量随时间变化如下图所示。‎ ‎(1)0～3 s内，甲容器中NO2的反应速率增大的原因是_____________________________。‎ ‎(2)甲达平衡时，温度若为T ℃，此温度下的平衡常数K＝________。‎ ‎(3)平衡时，K甲________(填“>”“<”或“＝”，下同)K乙，p甲________p乙。‎ 答案　(1)0～3 s内温度升高对速率的影响大于浓度降低的影响　(2)225 mol－1·L　(3)<　> ‎ 解析　(1)该反应为放热反应，故0～3 s内温度升高对速率的影响大于浓度降低的影响，导致反应速率增大。(2)到达平衡时，[NO2]＝0.02 mol·L－1，[N2O4]＝0.09 mol·L－1，K＝ mol－1·L＝225 mol－1·L。(3)甲为绝热容器，乙为恒温容器，该反应为放热反应，则到达平衡时甲的温度高于乙，故K甲p乙。‎