1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。微专题强化提升课化学反应速率常数和分压平衡常数(Kp)本部分知识在高考中更多是以新情景下的主观题形式考查，考查学生的分析新信息和图象的能力，能理解速率计算公式和速率常数，会计算气体分压和分压平衡常数。考查了化学平衡移动原理、与速率、平衡常数有关的计算，考查了宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想的学科素养。命题角度1：化学反应速率常数【典例1】(2020全国卷节选)天然气的主要成分为CH4，一般还含有C2H6等烃类，是重要的燃料和化工原料。高温下，甲烷
2、生成乙烷的反应如下：2CH4C2H6H2。反应在初期阶段的速率方程为rkcCH4，其中k为反应速率常数。设反应开始时的反应速率为r1，甲烷的转化率为时的反应速率为r2，则r2_r1。对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是_。A增加甲烷浓度，r增大B增加H2浓度，r增大C乙烷的生成速率逐渐增大D降低反应温度，k减小【解析】设开始甲烷的浓度为1 molL1，由速率方程rkcCH4，则r1k，甲烷的转化率为时甲烷的浓度为(1) molL1，则r2(1)k(1)r1。由速率方程知甲烷浓度越大，r越大，与H2浓度无关，A正确，B错误；随反应进行甲烷浓度减小，r减小，乙烷的生成速率逐渐减小，C错误；降
3、低反应温度，反应速率减小即k减小，D正确。答案：(1)AD命题角度2：分压平衡常数【典例2】(2020全国卷节选)硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)O2(g)SO3(g)H98 kJmol1。将组成(物质的量分数)为2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为，则SO3压强为_，平衡常数Kp_ (以分压表示，分压总压物质的量分数)。【解析】假设原气体的物质的量为100 mol，则SO2、O2和N2的物质的量分别为2m mol、m mol和q mol，2mmq3
4、mq100，SO2的平衡转化率为，则有下列关系： SO2O2SO3起始量(mol) 2m m 0变化量(mol) 2m m 2m平衡量(mol) 2m(1) m(1) 2m平衡时气体的总物质的量为n(总)2m(1) molm(1) mol2m molq mol，则SO3的物质的量分数为100%100%100%。该反应在恒压容器中进行，因此，SO3的分压p(SO3)，p(SO2)，p(O2)，在该条件下，SO2(g)O2(g)SO3(g)的Kp。答案：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1 molL1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
5、应的速率大小。(2)速率方程。一定温度下，基元反应的速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。对于反应：aAbB=gGhH则vkca(A)cb(B)(其中k为速率常数)。如SO2Cl2SO2Cl2vk1c(SO2Cl2)2NO22NOO2vk2c2(NO2)2H22NON22H2Ovk3c2(H2)c2(NO)(3)影响因素。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。2分压平衡常数(Kp)：(1)含义。气相反应达平衡时，气态生成物分压幂之积与气态反应物分压幂之积的比值是一个常数，称为分压平衡常数。(分压总压物质的量分数)(2)计算方法。如反应aA(g)bB(g)cC(g)
6、dD(g)，p(A)p(总)，Kp。以恒压(大气压为p0)容器中进行的反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)为例，若起始投料为N2 1 mol、H2 3 mol，转化率为50%，列出“三段式”如下：N2(g)3H2(g)2NH3(g)起始 1 mol 3 mol 0转化 0.5 mol 1.5 mol 1 mol平衡 0.5 mol 1.5 mol 1 mol，则Kp。1Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)I2(g)，在716 K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)10.910.850.8
7、150.7950.784x(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0.002 7 min1，在t40 min 时，v正_min1。【解析】平衡时，v正v逆，即k正x2(HI)k逆x(H2)x(I2)，则K，k逆。v正k正x2(HI)0.002 7 min10.8521.95103min1。答案：1.951032(速率常数)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
8、(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：已知：t1温度下，k(正)0.006 s1，k(逆)0.00 2s1，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H_0(填“小于”“等于”或“大于”)。【解析】化学平衡状态时正逆反应速率相等，即v(正)v(逆)，则0.006c(顺)0.002c(反)，K1c(反)/c(顺)0.0060.0023；该反应的活化能Ea(正)Ea(逆)，说明断键吸收的能量小于成键放出的能量，即该反应为放热反应，H小于零。答案：3小于3(分压平衡常数)(2018全国卷节选)采用N2O
9、5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：FDaniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 时N2O5(g)分解反应：2N2O5(g)4NO2(g)O2(g) 2N2O4(g)其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示(t时，N2O5(g)完全分解)：t/min040801602601 3001 700 p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)H14.4 kJmol12NO2(g)=N2O4(g)H255.3 kJm
10、ol1则反应N2O5(g)=2NO2(g)O2(g)的H_kJmol1。研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v2103pN2O5(kPamin1)。t62 min时，测得体系中pO22.9 kPa，则此时的pN2O5_ kPa，v_ kPamin1。若提高反应温度至35 ，则N2O5(g)完全分解后体系压强p(35 )_ 63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是_。25 时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp_ kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。【解析】已知2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)H14.4 kJmol1、2NO2(g)
11、=N2O4(g)H255.3 kJmol1，根据盖斯定律可知反应N2O5(g)=2NO2(g)O2(g)的HH1H2(4.4)(55.3)kJmol1(2.255.3)kJmol153.1 kJmol1。根据2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)反应，初始时只是加入了N2O5，同温同体积的情况下，压强之比等于物质的量之比，故可以将压强看成物质的量。若生成的氧气的分压为2.9 kPa，则反应掉的N2O5的分压为22.9 kPa 5.8 kPa，故在反应后N2O5的分压为35.8 kPa 5.8 kPa 30.0 kPa，则根据公式，v210330.0 kPamin16.0102 kPamin
12、1。升高温度，根据pVnRT可知，在体积不变的情况下，温度越高，压强越大，而且二氧化氮转化成四氧化二氮的反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，气体的总物质的量增加，也会使体系的压强升高。根据表中数据可知五氧化二氮完全分解时的压强是63.1 kPa，根据方程式可知完全分解时最初生成的二氧化氮的压强是35.8 kPa271.6 kPa，氧气是35.8 kPa217.9 kPa，总压强应该是71.6 kPa17.9 kPa89.5 kPa，平衡后压强减少了89.5 kPa63.1 kPa26.4 kPa，所以根据方程式2NO2(g)N2O4(g)可知平衡时四氧化二氮对应的压强是26.4 kPa，二
13、氧化氮对应的压强是71.6 kPa26.4 kPa218.8 kPa，则反应的平衡常数KpkPa13.4 kPa。答案：53.130.06.0102 大于温度升高，体积不变，总压强升高；NO2二聚为放热反应，温度升高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强升高13.44(分压平衡常数)温度为T，保持压强为p时合成氨气，原料气投料比与N2的平衡转化率的关系如图所示。M点时，该反应的压力平衡常数为注：用平衡时气态物质的分压代替平衡浓度进行计算，分压总压物质的量分数()A.341.3/p2B59.3/p2C0.017/p2 D0.002 9/p2【解析】选A。从图中可以看出来在M点，n(H2)n(N2)
14、3，且N2的转化率为0.8，求压力平衡常数，要先求物质的量分数，假设氢气和氮气开始的物质的量分别为3 mol、1 mol，氮气转化率0.8，反应0.8 mol。则根据三段式，3H2N22NH3开始的物质的量 3 1 0转化的物质的量 2.4 0.8 1.6平衡时的物质的量 0.6 0.2 1.6总的物质的量为2.4 mol，分压总压物质的量分数，总压为p，用分压代替平衡浓度进行计算，则有Kp，A符合要求。5(速率常数、分压平衡常数)温度为T1时，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g)2NO(g)O2(g)(正反应吸热)。实验测得：v(正)v(NO2)(消耗)k(正)c2
15、(NO2)，v(逆)v(NO)(消耗)2v(O2)(消耗)k(逆)c2(NO)c(O2)，k(正)、k(逆)为速率常数，受温度影响。平衡常数Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数。下列说法不正确的是()容器编号物质的起始浓度(molL1)物质的平衡浓度(molL1)c(NO2)c(NO)c(O2)c(O2)0.6000.20.30.50.200.50.35A达平衡时，容器中比容器中的小B容器反应达平衡前，v(正)v(逆)C起始时容器中总压强为p kPa，则T1时该反应的平衡常数Kpp kPaD当温度改变为T2时，若k(正)k(逆)则T20.8，说明中平衡时应该存在c(NO2)c
16、(O2)，容器中1，所以达平衡时，容器中小于1，容器中比容器中的小，故A正确；根据A选项，平衡常数K1，Qcv(逆)，故B正确；中的反应2NO2(g)2NO(g)O2(g)开始(molL1) 0.6 0 0转化(molL1) 0.4 0.4 0.2平衡(molL1) 0.2 0.4 0.2平衡时总压强为p kPap kPa，则T1时该反应的平衡常数Kpp kPa故C正确；v(正)v(NO2)消耗k(正)c2(NO2)，v(逆)v(NO)消耗2v(O2)消耗k(逆)c2(NO)c(O2)，达到平衡状态时正逆反应速率相等，则k(正)c2(NO2)k(逆)c2(NO)c(O2)，若k(正)k(逆)，
17、则c2(NO2)c2(NO)c(O2)，化学平衡常数K等于1，该温度下的K大于0.8，且该反应的正反应是吸热反应，升高温度平衡正向移动，K增大，所以T2T1，故D错误。【加固训练拔高】甲醇是一种用途非常广泛的基础化工原料，可通过下列反应合成：.CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H1.CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H2.CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H3回答下列问题(1)反应()的S_(填“”或“”或“”)0。480 K时，lnKp()lnKp()lnKp()_。某温度下，向某恒容密闭容器中充入0.1 mol CO和0.2 mol H2发生反应()，达到平
18、衡时，CO的转化率为90%，若平衡时总压强为5 MPa，则Kp_(Kp为以分压表示的平衡常数，分压总压物质的量分数)。(3)若用CO和CO2混合气体合成甲醇，起始时均控制2.60，CO的平衡转化率X(CO)与温度及压强的关系如图乙所示。下列说法正确的是_(填字母)。Ap1p2p3B升高温度，反应速率和X(CO)均减小C起始时若p27.2 MPa，则H2的分压为5.2 MPaD其他条件不变，增大，X(CO)增大【解析】(1)反应反应后气体分子数减小，则S0；已知：.CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H2，.CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H3，根据盖斯定律，由可得CO(g)2H2(g)CH3OH(g)，则反应反应热H1H2H3；(2)由图可知，当温度升高时，lnKp减小，则Kp减小，说明升高温度，平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，因此Hp2p3，故A错误；升高温度，反应速率加快，故B错误；由于2.60，因此可令n(H2)2.60 mol、n(COCO2)1.00 mol，根据压强之比等于物质的量之比，可得等式，即，解得p(H2)5.2 MPa，故C正确；其他条件不变时，增大，则相当于增大c(H2)，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，故D正确。答案：(1)H2H3(2)812.96(MPa)2(3)CD关闭Word文档返回原板块
