(新高考)高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練習(xí)第7章熱點(diǎn)強(qiáng)化練14速率常數(shù)與化學(xué)平衡常數(shù)綜合分析(含解析)

熱點(diǎn)強(qiáng)化練14速率常數(shù)與化學(xué)平衡常數(shù)綜合分析1．(2020·重慶月考)丙酮的碘代反應(yīng)CH3COCH3＋I(xiàn)2→CH3COCH2I＋HI的速率方程為v＝kcm(CH3COCH3)cn(I2)，其半衰期(當(dāng)剩余反應(yīng)物恰好是起始的一半時(shí)所需的時(shí)間)為0.7/k改變反應(yīng)物濃度時(shí)，反應(yīng)的瞬時(shí)速率如表所示。c(CH3COCH3)/mol·L－1c(I2)/mol·L－1v/10－3mol·L－1·min－10.250.0501.40.500.0502.81.000.0505.60.500.1002.8下列說(shuō)法正確的是()A．速率方程中的m＝1、n＝1B．該反應(yīng)的速率常數(shù)k＝2.8×10－3min－1C．增大I2的濃度，反應(yīng)的瞬時(shí)速率加快D．在過(guò)量的I2存在時(shí)，反應(yīng)掉87.5%的CH3COCH3所需的時(shí)間是375min答案D解析由第一組數(shù)據(jù)和第二組數(shù)據(jù)可得(eq\f(0.50,0.25))m＝eq\f(2.8×10－3,1.4×10－3)，則m＝1，由第二組數(shù)據(jù)和第四組數(shù)據(jù)可得(eq\f(0.100,0.050))n＝eq\f(2.8×10－3,2.8×10－3)，則n＝0，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；由A可知，m＝1，n＝0，則v＝kc(CH3COCH3)，代入第一組數(shù)據(jù)可得，k＝5.6×10－3min－1，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；由第二組和第四組數(shù)據(jù)分析可知，當(dāng)其他條件不變時(shí)，增大I2的濃度，反應(yīng)的瞬時(shí)速率不變，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；存在過(guò)量的I2時(shí)，反應(yīng)掉87.5%可以看作經(jīng)歷3個(gè)半衰期，即50%＋25%＋12.5%，因此所需的時(shí)間為eq\f(3×0.7,5.6×10－3)＝375(min)，D選項(xiàng)正確。2．(2020·江蘇南京高三開學(xué)考試)t℃時(shí)，在兩個(gè)起始容積都為1L的恒溫密閉容器中發(fā)生反應(yīng)H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)ΔH<0，實(shí)驗(yàn)測(cè)得v正＝v(H2)消耗＝v(I2)消耗＝k正c(H2)·c(I2)；v逆＝v(HI)消耗＝k逆c2(HI)。k正、k逆為速率常數(shù)，受溫度影響。下列說(shuō)法正確的是()容器物質(zhì)的起始濃度/(mol/L)物質(zhì)的平衡濃度/(mol/L)c(H2)c(I2)c(HI)c(I2)Ⅰ(恒容)0.10.100.07Ⅱ(恒壓)000.8A.平衡時(shí)，容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強(qiáng)之比為4∶1B．平衡時(shí)，容器Ⅱ中c(I2)＞0.28mol/LC．t℃吋，反應(yīng)H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)為K＝eq\f(k正,k逆)D．平衡時(shí)，向容器Ⅰ中再通入0.1molH2、0.1molI2和0.2molHI，此時(shí)v正＞v逆答案C解析H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)，反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)不變，容器Ⅰ、Ⅱ等溫等體積，則氣體壓強(qiáng)之比為物質(zhì)的量之比，從投料看，容器Ⅱ的量為容器Ⅰ的4倍，故平衡時(shí)，容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強(qiáng)之比為1∶4，A錯(cuò)誤；結(jié)合反應(yīng)特點(diǎn)和投料看，容器Ⅰ、Ⅱ的平衡為等效平衡，則平衡時(shí)容器Ⅰ中c(I2)＝0.07mol/L，Ⅱ中c(I2)＝0.28mol/L，B錯(cuò)誤；平衡時(shí)，v正＝v逆，已知v正＝v(H2)消耗＝v(I2)消耗＝k正c(H2)·c(I2)；v逆＝v(HI)消耗＝k逆c2(HI)，則平衡時(shí)，k正c(H2)·c(I2)＝k逆c2(HI)，則t℃吋，反應(yīng)H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)為：K＝eq\f(c2HI,cH2·cI2)，K＝eq\f(k正,k逆)，則C正確；平衡時(shí)，向容器Ⅰ中再通入0.1molH2、0.1molI2和0.2molHI，等效于增壓，則平衡不移動(dòng)，此時(shí)v正＝v逆，D錯(cuò)誤。3．(2020·山東中區(qū)濟(jì)南外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高三月考)某溫度下，在起始?jí)簭?qiáng)為80kPa的剛性容器中，發(fā)生NO的氧化反應(yīng)：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH，該反應(yīng)的反應(yīng)歷程分兩步進(jìn)行，其速率方程和反應(yīng)過(guò)程中能量變化如下：①2NO(g)N2O2(g)v1正＝k1正c2(NO)v1逆＝k1逆c(N2O2)②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)v2正＝k2正c(N2O2)·c(O2)v2逆＝k2逆c2(NO2)下列說(shuō)法正確的是()A．NO氧化反應(yīng)速率快慢的決定步驟的活化能是E5—E3B．一定溫度下，2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)平衡常數(shù)表達(dá)式K＝eq\f(k1正·k2正,k1逆·k2逆)C．升高溫度，NO氧化反應(yīng)的化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)D．該溫度下，將等物質(zhì)的量的NO和O2混合反應(yīng)(忽略2NO2N2O4)，NO的平衡轉(zhuǎn)化率為40%時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝eq\f(1,80)kPa－1答案B解析整體的反應(yīng)速率取決于慢反應(yīng)，活化能越大，反應(yīng)速率越慢，據(jù)圖可知活化能大的步驟為第二步反應(yīng)，活化能為E4—E2，故A錯(cuò)誤；2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)平衡常數(shù)表達(dá)式K＝eq\f(c2NO2,c2NO·cO2)＝eq\f(cN2O2,c2NO)·eq\f(c2NO2,cN2O2·cO2)，而對(duì)于反應(yīng)①平衡時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，即k1正c2(NO)＝k1逆c(N2O2)，所以K1＝eq\f(cN2O2,c2NO)＝eq\f(k1正,k1逆)，同理可得反應(yīng)②的平衡常數(shù)K2＝eq\f(c2NO2,cN2O2·cO2)＝eq\f(k2正,k2逆)，所以K＝K1·K2＝eq\f(k1正·k2正,k1逆·k2逆)，故B正確；據(jù)圖可知該反應(yīng)的反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，所以為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；設(shè)等物質(zhì)的量的NO和O2分別為40mol，NO的平衡轉(zhuǎn)化率為40%，列三段式有剛性容器中氣體的壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量之比，起始?xì)怏w的總物質(zhì)的量為80mol，壓強(qiáng)為80kPa，則平衡時(shí)p(NO)＝24kPa，p(O2)＝32kPa，p(NO2)＝16kPa，Kp＝eq\f(p2NO2,pO2·p2NO)＝eq\f(162,32×242)＝eq\f(1,72)(kPa－1)，故D錯(cuò)誤。4．(2020·廣東梅州高三模擬)經(jīng)最新研究發(fā)現(xiàn)，NOx和SOx是形成霧霾天氣的主要原因之一，因此研究NOx、SOx等大氣污染物的妥善處理具有重要意義。T1溫度時(shí)在容積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH＜0。實(shí)驗(yàn)測(cè)得：v正＝v消耗(NO)＝2v消耗(O2)＝k正c2(NO)·c(O2)，v逆＝v消耗(NO2)＝k逆c2(NO2)，k正、k逆為速率常數(shù)只受溫度影響。不同時(shí)刻測(cè)得容器中n(NO)、n(O2)如表：時(shí)間/s012345n(NO)/mol10.60.40.20.20.2n(O2)/mol0.60.40.30.20.20.2(1)0～2s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v(NO2)＝________mol/(L·s)。(2)T1溫度時(shí)，上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝________。(3)若將容器的溫度改變?yōu)門2時(shí)k正＝k逆，則T1________T2(填“>”“<”或“＝”)。答案(1)0.15mol·L－1·s－1(2)160(3)＜解析(1)由表中數(shù)據(jù)可知，0～2s內(nèi)反應(yīng)的平均速率v(NO)＝eq\f(\f(1mol－0.4mol,2L),2s)＝0.15mol·L－1·s－1，根據(jù)同一反應(yīng)中各物質(zhì)的速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v(NO2)＝v(NO)＝0.15mol·L－1·s－1。(2)由表中數(shù)據(jù)，可知c(NO)起始＝eq\f(1.0mol,2L)＝0.5mol·L－1，c(O2)起始＝eq\f(0.6mol,2L)＝0.3mol·L－1，平衡時(shí)，c(NO)＝c(O2)＝eq\f(0.2mol,2L)＝0.1mol·L－1，c(NO2)＝eq\f(0.8mol,2L)＝0.4mol·L－1，利用三段式計(jì)算平衡常數(shù)：K＝eq\f(c2NO2,c2NO×cO2)＝eq\f(0.4mol·L－12,0.1mol·L－12×0.1mol·L－1)＝160(mol·L－1)－1(3)若將容器的溫度改變?yōu)門2時(shí)其k正＝k逆，則K＝1＜160，因反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH＜0，K值減小，則對(duì)應(yīng)的溫度增大，即T2＞T1。5．(2020·山東泰安高三三模)霧霾由多種污染物形成，包含顆粒物(PM2.5)、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等?；瘜W(xué)在解決霧霾污染問(wèn)題中有著重要的作用。若反應(yīng)2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)的正、逆反應(yīng)速率分別可表示為v正＝k正c2(NO)·c2(CO)；v逆＝k逆c(N2)·c2(CO2)，k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)，c為物質(zhì)的量濃度。一定溫度下，在體積為1L的恒容密閉容器中加入4molNO和4molCO發(fā)生上述反應(yīng)，測(cè)得CO和CO2的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化如圖所示。(1)a點(diǎn)時(shí)，v逆∶v正＝________。(2)測(cè)得平衡時(shí)體系壓強(qiáng)為p，Kp為用氣體分壓表示的平衡常數(shù)，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則平衡常數(shù)Kp＝________(用含p的式子表示)。答案(1)1∶160(eq\f(1,160)或0.00625)(2)eq\f(256,p)解析(1)a點(diǎn)時(shí)，列出三段式為：因?yàn)镃O和CO2的物質(zhì)的量濃度相等，即4－x＝x，解得x＝2；平衡時(shí)有：根據(jù)平衡時(shí)的三段式及平衡時(shí)v逆＝v正可算出eq\f(k正,k逆)＝eq\f(cN2·c2CO2,c2NO·c2CO)＝eq\f(1.6×3.22,0.82×0.82)＝40，則a點(diǎn)時(shí)v逆∶v正＝k逆c(N2)·c2(CO2)∶[k正c2(NO)·c2(CO)]＝eq\f(k逆×1×22,k正×22×22)＝eq\f(1,40)×eq\f(1,4)＝eq\f(1,160)；(2)平衡時(shí)體系壓強(qiáng)為p，Kp為用氣體分壓表示的平衡常數(shù)，物質(zhì)的總濃度為0.8＋0.8＋1.6＋3.2＝6.4(mol/L)，根據(jù)分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則平衡常數(shù)Kp＝eq\f(pN2·p2CO2,p2NO·p2CO)＝eq\f(\f(1.6,6.4)p·\f(3.2,6.4)p2,\f(0.8,6.4)p2·\f(0.8,6.4)p2)＝eq\f(256,p)。6．(2020·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三模擬)運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究碳、氮的單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)對(duì)緩解環(huán)境污染、能源危機(jī)具有重要意義。升高溫度絕大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)速率增大，但是2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的速率卻隨著溫度的升高而減小。某化學(xué)小組為研究該特殊現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)原因，查閱資料知2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反應(yīng)歷程分兩步：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請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)一定溫度下，反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)，請(qǐng)寫出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝_________________________。(2)決定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)速率的是反應(yīng)________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，反應(yīng)Ⅰ的活化能E1與反應(yīng)Ⅱ的活化能E2的大小關(guān)系為E1________E2(填“＞”、“＜”或“＝”)。根據(jù)速率方程分析，升高溫度該反應(yīng)速率減小的原因是________。A．k2正增大，c(N2O2)增大 B．k2正減小，c(N2O2)減小C．k2正增大，c(N2O2)減小 D．k2正減小，c(N2O2)增大答案(1)eq\f(k1正·k2正,k1逆·k2逆)(2)Ⅱ＜C解析(1)Ⅰ.2NO(g)N2O2(g)(快)；Ⅱ.N2O2(g)＋O2(g)=2NO2(g)(慢)；而目標(biāo)反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)的ΔH＝Ⅰ＋Ⅱ＝ΔH1＋ΔH2，由反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，所以v1正＝v1逆、v2正＝v2逆，所以v1正×v2正＝v1逆×v2逆，即k1正·c2(NO)×k2正·c(N2O2)·c(O2)＝k1逆·c(N2O2)×k2逆·c2(NO2)，所以K＝eq\f(c2NO2,cN2O2·cO2)＝eq\f(k1正·k2正,k1逆·k2逆)，故答案：eq\f(k1正·k2正,k1逆·k2逆)；(2)決定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)速率的是反應(yīng)Ⅱ；所以反應(yīng)Ⅰ的活化能E1遠(yuǎn)小于反應(yīng)Ⅱ的活化能E2；決定反應(yīng)速率的是慢反應(yīng)Ⅱ，而溫度越高k2正增大，反應(yīng)速率加快，N2O2的濃度減少，故C符合題意。7．(2020·福建廈門市高三模擬)乙烯、環(huán)氧乙烷是重要的化工原料，用途廣泛。實(shí)驗(yàn)測(cè)得2CH2=CH2(g)＋O2(g)2(g)ΔH＜0中，v逆＝k逆c2()，v正＝k正·c2(CH2=CH2)·c(O2)(k正、k逆為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān))。(1)反應(yīng)達(dá)到平衡后，僅降低溫度，下列說(shuō)法正確的是()A．k正、k逆均增大，且k正增大的倍數(shù)更多B．k正、k逆均減小，且k正減小的倍數(shù)更少C．k正增大、k逆減小，平衡正向移動(dòng)D．k正、k逆均減小，且k逆減小的倍數(shù)更少(2)若在1L的密閉容器中充入1molCH2=CH2(g)和1molO2(g)，在一定溫度下只發(fā)生上述反應(yīng)，經(jīng)過(guò)10min反應(yīng)達(dá)到平衡，體系的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的0.875倍，則0～10min內(nèi)v(O2)＝________，eq\f(k逆,k正)＝________。答案①B②0.025mol·L－1·min－10.75解析①該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到平衡后，僅降低溫度，速率降低，k正、k逆均減小，平衡向放熱方向即正向進(jìn)行，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，因此k正減小的倍數(shù)更少。eq\f(1－2x＋1－x＋2x,2)＝0.875，x＝0.25mol，則0～10min內(nèi)v＝eq\f(Δn,V·Δt)＝eq\f(0.25mol,1L×10min)＝0.025mol·L－1·min－1，k逆c2()＝k正·c2(CH2=CH2)·c(O2)，eq\f(k逆,k正)＝eq\f(\f(0.5,1)2×\f(0.75,1),\f(0.5,1)2)＝0.75。8．(2020·河南安陽(yáng)市高三二模)碳、氮能形成多種氧化物、氫化物?；瘜W(xué)動(dòng)力學(xué)上將一步完成的反應(yīng)稱為基元反應(yīng)。對(duì)于基元反應(yīng)：aA＋bB→cC＋dD，其速率方程式為v＝k·ca(A)·cb(B)(k為只與溫度有關(guān)的速率常數(shù))，復(fù)雜反應(yīng)(由幾個(gè)基元反應(yīng)構(gòu)成)的速率取決于慢的基元反應(yīng)。①已知反應(yīng)NO2(g)＋CO(g)NO(g)＋CO2(g)ΔH