2022年高考化学二轮复习核心素养提升23 化学速率常数及其应用 (含解析)

素养说明：运用题给陌生的原理和规律进行解题是近几年高考的一大热点，主要考查考生的迁移运用能力，但得分率极低；今以化学反应速率常数为例进行讲解拓展，旨在让考生学会灵活变通，做到举一反三，稳取高分。

1.速率常数含义

速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L－1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应的反应速率。

2.速率方程

一定温度下，化学反应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：aA＋bB===gG＋hH

则v＝kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。

如：①SO2Cl2SO2＋Cl2　v＝k1c(SO2Cl2)

②2NO22NO＋O2　v＝k2c2(NO2)

③2H2＋2NON2＋2H2O　v＝k3c2(H2)·c2(NO)

3.速率常数的影响因素

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，同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。

[题型专练]

1.(2015·全国卷Ⅰ·28节选)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：

Bodensteins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：

(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为

_____________________________________________________________________。

(2)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 min－1，在t＝40 min时，v正＝________min－1。

(3)由上述实验数据计算得到v正～x(HI)和v逆～x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为______________(填字母)。

解析　(1)2HI(g)H2 (g)＋I2 (g)是反应前后气体物质的量不变的反应。反应后x(HI)＝0.784，则x(H2)＝x(I2)＝0.108，K＝＝＝。(2)到达平衡时，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)x(I2)，k逆＝

k正·＝k正/K，在t＝40 min时，x(HI)＝0.85，v正＝k正x2(HI)＝

0.002 7 min－1×(0.85)2＝1.95×10－3 min－1。(3)原平衡时，x(HI)为0.784，x(H2)为0.108，二者图中纵坐标均约为1.6(因为平衡时v正＝v逆)，升高温度，正、逆反应速率均加快，对应两点在1.6上面， 升高温度，平衡向正反应方向移动，x(HI)减小(A点符合)，x(H2)增大(E点符合)。

答案　(1)K＝　(2)k正/K　1.95×10－3

(3)A、E

2.(2016·海南高考，16)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________0(填“小于”“等于”或“大于”)。

(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________t2(填“小于”“等于”或“大于”)，判断理由是_____________________________________________。

解析　(1)根据v(正)＝k(正)c(顺)＝0.006 s－1×c(顺)和v(逆)＝k(逆)c(反)＝

0.002 s－1×c(反)，反应达到平衡时v(正)＝v(逆)，即0.006 s－1×c(顺)＝

0.002 s－1×c(反)，则该温度下反应的平衡常数值K1＝＝＝3；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，则ΔH＝E1(正反应活化能)－E2(逆反应活化能)＝Ea(正)－Ea(逆)<0。

(2)随反应的进行，顺­1，2­二甲基环丙烷的质量分数不断减少，且变化速率减慢，则顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是B；根据顺­1，2­二甲基环丙烷和反­1，2­二甲基环丙烷反应可知，t2温度下，平衡时顺­1，2­二甲基环丙烷的质量分数是30%，则反­1，2­二甲基环丙烷的质量分数是70%，因二者的摩尔质量相同，即反应平衡时顺­1，2­二甲基环丙烷的物质的量分数是30%，则反­1，2­二甲基环丙烷的物质的量分数是70%，代入平衡常数的表达式K2＝＝＝；因K1大于K2，此反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，得t2大于t1。

答案　(1)3　小于　(2)B　　小于　放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动