【精准解析】2021新高考化学鲁科版：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

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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___________________。

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