高考化學一輪沖刺600分培優(yōu)計劃一拓展點-明晰“化學反應速率常數(shù)”考場遇生不心慌

2019年高考化學一輪沖刺600分培優(yōu)計劃一、拓展點——清楚“化學反應速率常數(shù)”,考場遇生不心慌2019年高考化學一輪沖刺600分培優(yōu)計劃一、拓展點——清楚“化學反應速率常數(shù)”,考場遇生不心慌2019年高考化學一輪沖刺600分培優(yōu)計劃一、拓展點——清楚“化學反應速率常數(shù)”,考場遇生不心慌一、拓展點——清楚“化學反應速率常數(shù)”，考場遇生不心慌運用題給陌生的原理和規(guī)律進行解題是近幾年高考的一大熱點，主要觀察考生的遷移運用能力，但得分率極低；今以化學反應速率常數(shù)為例進行講解拓展，旨在讓考生學會靈活變通，做到貫穿交融，穩(wěn)取高分。1．速率常數(shù)含義速率常數(shù)(k)是指在給定溫度下，反應物濃度皆為1mol·L－1時的反應速率。在相同的濃度條件下，可用速率常數(shù)大小來比較化學反應的反應速率?；瘜W反應速率與反應物濃度(或濃度的次方)成正比，而速率常數(shù)是其比率常數(shù)，在恒溫條件下，速率常數(shù)不隨反應物濃度的變化而改變。因此，可以應用速率方程求出該溫度下任意濃度時的反應速率。2．速率方程必然溫度下，化學反應速率與反應物濃度以其計量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積成正比。對于反應：aA＋bB===gG＋hHb則v＝kc(A)·c(B)(其中k為速率常數(shù))。如：①SO2Cl2SO2＋Cl2v＝k1c(SO2Cl2)②2NO22NO＋O2v＝k2c2(NO2)③2H2＋2NON2＋2H2O22v＝k3c(H2)·c(NO)3．速率常數(shù)的影響因素溫度對化學反應速率的影響是顯然的，速率常數(shù)是溫度的函數(shù)，同一反應，溫度不相同，速率常數(shù)將有不相同的值，但濃度不影響速率常數(shù)。[示例](2017·蘇高考改編江)溫度為T1時，在三個容積均為1L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)(正反應吸熱)。實驗測得：v正＝v(NO2)耗資＝k正c2(NO2)，2v逆＝v(NO)耗資＝2v(O2)耗資＝k逆c(NO)·c(O2)，k正、k逆為速率常數(shù)，受溫度影響。以下說法正確的選項是()容器編物質(zhì)的初步濃度(mol·L－1)－1)號物質(zhì)的平衡濃度(mol·Lc(NO2)c(Nc(O2)c(O2)O)Ⅰ00ⅡⅢ0A．達平衡時，容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強之比為4∶5B．達平衡時，容器Ⅱ中cO2比容器Ⅰ中的大cNO2C．達平衡時，容器Ⅲ中NO的體積分數(shù)小于50%D．當溫度改變?yōu)門2時，若k正＝k逆，則T2<T1[解析]－1－1，c(O2)＝0.2molL·容器Ⅰ中平衡時，c(NO2)＝0.2molL·，c(NO)＝0.4mol·L1，容器容積為1L，氣體總物質(zhì)的量為＋＋0.2)mol＝0.8mol，容器Ⅱ中投入量為＋＋0.2)mol＝1mol，若容器Ⅱ中投入量與平衡量相等，則兩容器內(nèi)壓強之比為∶1－1－12＝4∶5，依照容器Ⅰ中的相關數(shù)據(jù)，知該反應的平衡常數(shù)K＝0.2molL·×0.4mol·L12＝－－1－1－10.2molL·×0.5mol·L2－10.8molL·，容器Ⅱ中Qc＝－12≈0.56mol·L<K，說明容器Ⅱ中反0.3molL·應未達到平衡，反應向右進行，則達到平衡時兩容器中壓強之比小于4∶5，A項錯誤；容器Ⅱ中反應相當于初步加入－1－1Ⅰ，0.7mol·LNO2和0.1mol·LNO，達到平衡時，相對容器平衡逆向搬動，則容器Ⅱ中cO2的值小，B項錯誤；容器Ⅰ中達到平衡時NO的體積分數(shù)cNO2為×100%＝50%，容器Ⅲ中相當于初步加入0.5mol·L－1NO2和0.1mol·L－1O2，＋＋達到平衡時，相對容器Ⅰ，平衡逆向搬動，則容器Ⅲ中NO的體積分數(shù)小于50%，C項正－1－12－1確；容器Ⅰ中，T1時，平衡常數(shù)K＝0.2molL·×0.4mol·L，T2時，k正－12＝0.8mol·L0.2molL·k逆，反應達平衡時，v正＝v逆，即k正c2(NO2)＝k逆c2(NO)·c(O2)，得c2(NO2)＝c2(NO)·c(O2)，K＝c2(NO)·c(O2)/c2(NO2)＝1，平衡常數(shù)增大，反應正向搬動，該反應為吸熱反應，則應高升溫度，即T2>T1，D項錯誤。[答案]C[專項增分集訓]1．(2016?！つ细呖?順-1,2-二甲基環(huán)丙烷和反-1,2-二甲基環(huán)丙烷可發(fā)生以下轉(zhuǎn)變：該反應的速率方程可表示為：v正＝k正c順和v逆＝k逆c反，k正和k逆在必然溫度時為常數(shù)，分別稱作正、逆反應速率常數(shù)?；卮鹨韵聠栴}：(1)已知：t1溫度下，k＝0.006s－1＝0.002s－1K1＝正，k逆，該溫度下反應的平衡常數(shù)值__________；該反應的活化能Ea正小于Ea逆，則H________0(填“小于”“等于”或“大于”)。t2溫度下，圖中能表示順式異構體的質(zhì)量分數(shù)隨時間變化的曲線是________(填曲線編號)，平衡常數(shù)值K2＝__________；溫度t2________t1(

填

“小于”“

等于”或“大于

”)

，判斷原因是________________________________________________________

。解析：

(1)化學平衡狀態(tài)時正逆反應速率相等，依照已知信息，則

0.006c順＝0.002c反，K1＝c反/c順＝0.006÷＝3；該反應的活化能Ea正小于Ea逆，說明斷鍵吸取的能量小于成鍵釋放的能量，即該反應為放熱反應，則H小于零。(2)反應開始時，c順的濃度大，單位時間的濃度變化大，w順的變化也大，故B曲線符合題意，設順式異構體的初步濃度為x，該可逆反應左右物質(zhì)系數(shù)相等，均為1，則平衡時，順式異構體為，反式異構體為，因此平衡常數(shù)值K2＝÷＝7/3，由于K1＞K2，放熱反應高升溫度時平衡向逆反應方向搬動，因此溫度t2大于t1。答案：(1)3小于(2)B7/3大于放熱反應高升溫度時平衡向逆反應方向搬動2．(2018長·沙模擬)現(xiàn)有甲、乙兩個化學小組利用兩套相同裝置，經(jīng)過測定產(chǎn)生相同體積氣體所用時間長短來研究影響H2O2分解速率的因素(僅一個條件改變)。甲小組有以下實驗設計方案。實驗編溫催化劑濃度號度甲組實25三氧化10mL5%驗Ⅰ℃二鐵H2O2甲組實25二氧化10mL5%驗Ⅱ℃錳H2O2甲、乙兩小組得出以以下列圖數(shù)據(jù)。(1)甲小組實驗得出的結論是___________________________________________。(2)由乙組研究的酸、堿對H2O2分解影響因素的數(shù)據(jù)解析，相同條件下H2O2在________(填“酸”或“堿”)性環(huán)境下放出氣體速率較快；由此，乙組提出可以用BaO2固體與硫酸溶液反應制H2O2，其反應的離子方程式為__________________________；支持這一方案的原因是____________________________。(3)已知過氧化氫還是一種極弱的二元酸：＋－－12H2O2H＋HO2(Ka1＝×10)。當稀H2O2溶液在堿性環(huán)境下分解時會發(fā)生反應H2O2＋OH－HO2－＋H2O，該反應中，正反應－－速率為v正＝k正·c(H2O2)·c(OH)，逆反應速率為v逆＝k逆·c(H2O)·c(HO2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則k正與k逆的比值為________(保留3位有效數(shù)字)。解析：(1)甲組實驗Ⅱ與Ⅰ所用的H2O2濃度相同，催化劑不相同，依照圖像判斷Ⅱ反應速度要快于Ⅰ，甲小組得出結論：H2O2分解時，MnO2比Fe2O3催化效率更高。(2)比較乙組的圖像可知，相同條件下，H2O2在堿性環(huán)境下放出氣體速率較快；依照題意可知，反應物為BaO2固體與硫酸溶液，生成物H2O2，另一種生成物為BaSO4，離子方程式為BaO2＋2H＋＋SO42－===BaSO4＋H2O2。該方案產(chǎn)物中有BaSO4，有利于平衡右移。結合H2O2在酸性環(huán)境下分解較慢這一事實可判斷該方案建立。(3)依照H2O2H＋＋HO2－，有Ka1＝＋－cH·cHO2＝×10－12，反應達平衡時，v正＝v逆，v正＝k正·c(H2O2)·c(OH－)，v逆＝kcH2O2k正－－－－cH2O·cHO2逆·c(H2O)·c(HO2)，k正·c(H2O2)·c(OH)＝k遞·c(H2O)·c(HO2)，則＝－＝k逆cH2O2·cOH－＋KalKalKal－12×10－12cH2O·cHO2·cH×10cH2O2·－·＋＝KH2O＝－·＋＝KW＝×－14＝×－16＝cOHcHcOHcH10001101.810cH2O10001818×104。答案：(1)H2O2分解時，MnO2比Fe2O3催化效率更高(2)堿BaO2＋2H＋＋SO42－===BaSO4＋H2O2BaSO4的生成使平衡右移，有利于H2O2的生成，酸性環(huán)境有利于H2O2的存在(等其他合理原因)×1043.(2018沈·陽模擬)發(fā)射航天火箭常用肼(N2H4)與N2O4作燃料與助燃劑。肼(N2H4)與N2O4的反應為2N2H4(l)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)－1。H＝－1077kJmol·(1)在密閉容器中，反應2NO2N2O4在不相同條件下的化學平衡情況如圖a、圖b所示。圖a表示恒溫條件下c(NO2)的變化情況；圖b表示恒壓條件下，平衡系統(tǒng)中N2O4的質(zhì)量分數(shù)隨溫度的變化情況(實線上的任意一點為對應溫度下的平衡狀態(tài))。①其他條件不變時，向平衡系統(tǒng)中充入或“減小”)。②圖a中，A1→A2變化的原因可能是即可)。

N2O4，平衡常數(shù)________(填“增大”“不變”______________________________________(一條③圖b中，E點對應狀態(tài)中，v正________v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。④圖b中，保持t1不變，E→A所需時間為x，保持t2不變，D→C所需時間為y，則x________y(填“＞”“＜”或“＝”)。(2)N2O4與NO2之間存在反應N2O4(g)2NO2(g)。將必然量的N2O4放入恒容密閉容器中，測得其平衡轉(zhuǎn)變率[α(N2O4)]隨溫度的變化以下列圖。①圖中a點對應溫度下，已知N2O4的初步壓強p0為108kPa，列式計算該溫度下反應的平衡常數(shù)Kp＝________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。②在必然條件下，該反應N2O4、NO2的耗資速率與自己壓強間存在關系：v(N2O4)＝k1p(N2O4)，v(NO2)＝k2p2(NO2)，其中k1、k2是與反應溫度相關的常數(shù)。則必然溫度下，k1、k2與平衡常數(shù)Kp的關系是k1＝________。解析：(1)①平衡常數(shù)只隨溫度變化，不隨物質(zhì)濃度變化，加入N2O4是增大生成物濃度，平衡逆向進行，K值不變；②解析圖像和化學方程式可知，反應前后是氣體體積減小的反應，NO2濃度急劇增大后減小，說明是減小容器體積，增大壓強平衡正向進行，即由A1→A2，c(NO2)變化的原因是容器體積減小，濃度增大；③A、B、C三點都在平衡線上，因此此三點的正、逆反應速率相等，E點要達平衡，必定提高N2O4的百分含量，也就是正向建立平衡，從而得出v正＞v逆；④溫度越高反應速率越大，反應達到平衡時間越短，由于t1<t2，因此x＞y。(2)①依照圖像信息，利用三段式法計算，設N2O4初步物質(zhì)的量為1mol。N2O42NO2初步(mol)10轉(zhuǎn)變(mol)平衡(mol)因此p(N2O4)＝×0，p(NO2)＝×0，20.8×2Kp＝pNO2＝0≈115.2kPa。pN2O4×02NO2vNO2②據(jù)題意：2，故＝v(N2O4)＝k1p(N2O4)，v(NO2)＝k2p(NO2)，Kp＝pvN2O4pN2O4222p2vNO22p221kpNO＝Kk，因，即Kk＝k1pN2O4k1＝k11，解得k1＝k2Kp。vN2O412答案：(1)①不變②加入NO2、增大壓強、減小體積均可③>④>(2)①115.2kPa12k2Kp4．已知將KI、鹽酸、試劑X和淀粉四種溶液混雜，無反應發(fā)生。若再加入雙氧水，將發(fā)生反應H2O2＋2H＋＋2I－===2H2O＋I2，且生成I2馬上與試劑X反應而被耗資。一段時間后，試劑X將被反應生成的I2完好耗資。由于溶液中I－連續(xù)被H2O2氧化，生成I2與淀粉作用，溶液馬上變藍。因此，依照試劑X的量、滴入雙氧水至溶液變藍所需時間，即可計算反應H2O2＋2H＋＋2I－===2H2O＋I2的反應速率。下表為某同學依照上述原理設計的實驗及實驗記錄(各實驗均在室溫條件下進行)：往燒杯中加入的試劑及其用量(mL)溶液開始編mol·mol·mol·催化mol·L變藍時－1－1－1號LH2O－1LL劑間KI雙氧稀鹽X溶液溶液水酸(min)1無2mn無3無40無t5滴5Fe2(SO4)3回答以下問題：(1)已知：實驗1、2的目的是研究＋－反應速率H2O2濃度對H2O2＋2H＋2I===2H2O＋I2的影響。實驗2中m＝________，n＝________。(2)必然溫度下，H2O2＋2H＋＋2I－ab===2H2O＋I2，反應速率可以表示為v＝k·c(H2O2)·c(I－＋)(k為反應速率常數(shù))，則：)·c(H①實驗4時，燒杯中溶液開始變藍的時間t＝________min。②依照上表數(shù)據(jù)可知，a、b的值依次為_______和_______。若要研究溫度對H2O2＋2H＋＋2I－===2H2O＋I2反應速率影響，在實驗中溫度不宜過高且采用水浴加熱，其原因是_________________________________________________。解析：(1)已知：實驗1、2的目的是研究H2O2濃度對H2O