(新高考)高考化学一轮复习课时练习第7章热点强化练14速率常数与化学平衡常数综合分析(含解析)

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热点强化练14　速率常数与化学平衡常数综合分析1．(2020·重庆月考)丙酮的碘代反应CH3COCH3＋I2―→CH3COCH2I＋HI的速率方程为v＝kcm(CH3COCH3)cn(I2)，其半衰期(当剩余反应物恰好是起始的一半时所需的时间)为0.7/k改变反应物浓度时，反应的瞬时速率如表所示。c(CH3COCH3)/mol·L－1c(I2)/mol·L－1v/10－3 mol·L－1·min－10.250.0501.40.500.0502.81.000.0505.60.500.1002.8下列说法正确的是(　　)A．速率方程中的m＝1、n＝1B．该反应的速率常数k＝2.8×10－3 min－1C．增大I2的浓度，反应的瞬时速率加快D．在过量的I2存在时，反应掉87.5%的CH3COCH3所需的时间是375 min答案　D解析　由第一组数据和第二组数据可得()m＝，则m＝1，由第二组数据和第四组数据可得()n＝，则n＝0，A选项错误；由A可知，m＝1，n＝0，则v＝kc(CH3COCH3)，代入第一组数据可得，k＝5.6×10－3 min－1，B选项错误；由第二组和第四组数据分析可知，当其他条件不变时，增大I2的浓度，反应的瞬时速率不变，C选项错误；存在过量的I2时，反应掉87.5%可以看作经历3个半衰期，即50%＋25%＋12.5%，因此所需的时间为＝375(min)，D选项正确。2．(2020·江苏南京高三开学考试)t ℃时，在两个起始容积都为1 L的恒温密闭容器中发生反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH<0，实验测得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逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是(　　)容器物质的起始浓度/(mol/L)物质的平衡浓度/(mol/L)c(H2)c(I2)c(HI)c(I2)Ⅰ(恒容)0.10.100.07Ⅱ(恒压)000.8 A.平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶1B．平衡时，容器Ⅱ中c(I2)＞0.28 mol/LC．t ℃吋，反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数为K＝D．平衡时，向容器Ⅰ中再通入0.1 mol H2、0.1 mol I2和0.2 mol HI，此时v正＞v逆答案　C解析　H2(g)＋I2(g)2HI(g)，反应前后气体分子总数不变，容器Ⅰ、Ⅱ等温等体积，则气体压强之比为物质的量之比，从投料看，容器Ⅱ的量为容器Ⅰ的4倍，故平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为1∶4，A错误；结合反应特点和投料看，容器Ⅰ、Ⅱ的平衡为等效平衡，则平衡时容器Ⅰ中c(I2)＝0.07 mol/L，Ⅱ中c(I2)＝0.28 mol/L，B错误；平衡时，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)，则平衡时， k正c(H2)·c(I2)＝k逆c2(HI)，则t ℃吋，反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数为：K＝， K＝，则C正确；平衡时，向容器Ⅰ中再通入0.1 mol H2、0.1 mol I2和0.2 mol HI，等效于增压，则平衡不移动，此时v正＝v逆，D错误。3．(2020·山东中区济南外国语学校高三月考)某温度下，在起始压强为80 kPa的刚性容器中，发生NO的氧化反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH，该反应的反应历程分两步进行，其速率方程和反应过程中能量变化如下：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)下列说法正确的是(　　)A．NO氧化反应速率快慢的决定步骤的活化能是E5—E3B．一定温度下，2NO(g)＋O2(g)2NO2 (g)平衡常数表达式K＝C．升高温度，NO氧化反应的化学平衡向正反应方向移动D．该温度下，将等物质的量的NO和O2混合反应(忽略2NO2N2O4)，NO的平衡转化率为40%时，该反应的平衡常数Kp＝ kPa－1答案　B解析　整体的反应速率取决于慢反应，活化能越大，反应速率越慢，据图可知活化能大的步骤为第二步反应，活化能为E4—E2，故A错误；2NO(g)＋O2(g)2NO2 (g)平衡常数表达式K＝＝·，而对于反应①平衡时正逆反应速率相等，即k1正c2(NO)＝k1逆c(N2O2)，所以K1＝＝，同理可得反应②的平衡常数K2＝＝，所以K＝K1·K2＝，故B正确；据图可知该反应的反应物总能量高于生成物总能量，所以为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，故C错误；设等物质的量的NO和O2分别为40 mol，NO的平衡转化率为40%，列三段式有刚性容器中气体的压强比等于物质的量之比，起始气体的总物质的量为80 mol，压强为80 kPa，则平衡时p(NO)＝24 kPa，p(O2)＝32 kPa，p(NO2)＝16 kPa，Kp＝＝＝(kPa－1)，故D错误。4．(2020·广东梅州高三模拟)经最新研究发现，NOx和SOx是形成雾霾天气的主要原因之一，因此研究NOx、SOx等大气污染物的妥善处理具有重要意义。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/s012345n(NO)/mol10.60.40.20.20.2n(O2)/mol0.60.40.30.20.20.2(1)0～2 s内该反应的平均速率v(NO2)＝________ mol/(L·s)。(2)T1温度时，上述反应的化学平衡常数K＝________。(3)若将容器的温度改变为T2时k正＝k逆，则T1________T2(填“>”“<”或“＝”)。答案　(1)0.15 mol·L－1·s－1　(2)160　(3)＜解析　(1)由表中数据可知，0～2 s内反应的平均速率v(NO)＝＝0.15 mol·L－1·s－1，根据同一反应中各物质的速率之比等于化学计量数之比，则v(NO2)＝v(NO)＝0.15 mol·L－1·s－1。(2)由表中数据，可知c(NO)起始＝＝0.5 mol·L－1，c(O2)起始＝＝0.3 mol·L－1，平衡时，c(NO)＝c(O2)＝＝0.1 mol·L－1，c(NO2)＝＝0.4 mol·L－1，利用三段式计算平衡常数：K＝＝＝160 (mol·L－1)－1(3)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。5．(2020·山东泰安高三三模)雾霾由多种污染物形成，包含颗粒物(PM2.5)、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等。化学在解决雾霾污染问题中有着重要的作用。若反应2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)的正、逆反应速率分别可表示为v正＝k正c2(NO)·c2(CO)；v逆＝k逆c(N2)·c2(CO2)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，c为物质的量浓度。一定温度下，在体积为1 L的恒容密闭容器中加入4 mol NO和4 mol CO发生上述反应，测得CO和CO2的物质的量浓度随时间的变化如图所示。(1)a点时，v逆∶v正＝________。(2)测得平衡时体系压强为p，Kp为用气体分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数，则平衡常数Kp＝________(用含p的式子表示)。答案　(1)1∶160(或0.006 25)　(2)解析　(1)a点时，列出三段式为：因为CO和CO2的物质的量浓度相等，即4－x＝x，解得x＝2；平衡时有：根据平衡时的三段式及平衡时v逆＝v正可算出＝＝＝40，则a点时v逆∶v正＝k逆c(N2)·c2(CO2)∶[k正c2(NO)·c2(CO)]＝＝×＝；(2)平衡时体系压强为p，Kp为用气体分压表示的平衡常数，物质的总浓度为0.8＋0.8＋1.6＋3.2＝6.4(mol/L)，根据分压＝总压×物质的量分数，则平衡常数Kp＝＝＝。6．(2020·山东省实验中学高三模拟)运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的速率却随着温度的升高而减小。某化学小组为研究该特殊现象的实质原因，查阅资料知2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：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请回答下列问题：(1)一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K＝_________________________。(2)决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)速率的是反应________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，反应Ⅰ的活化能E1与反应Ⅱ的活化能E2的大小关系为E1________E2(填“＞”、“＜”或“＝”)。根据速率方程分析，升高温度该反应速率减小的原因是________。A．k2正增大，c(N2O2)增大  B．k2正减小，c(N2O2)减小C．k2正增大，c(N2O2)减小  D．k2正减小，c(N2O2)增大答案　(1)　 (2)Ⅱ　＜　 C解析　(1)Ⅰ.2NO(g)N2O2(g) (快)；Ⅱ.N2O2(g)＋O2(g)===2NO2(g)(慢)；而目标反应2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的ΔH＝Ⅰ＋Ⅱ＝ΔH1＋ΔH2，由反应达平衡状态，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＝＝，故答案：；(2)决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)速率的是反应Ⅱ；所以反应Ⅰ的活化能E1远小于反应Ⅱ的活化能E2；决定反应速率的是慢反应Ⅱ，而温度越高k2正增大，反应速率加快，N2O2的浓度减少，故C符合题意。7．(2020·福建厦门市高三模拟)乙烯、环氧乙烷是重要的化工原料，用途广泛。实验测得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逆为速率常数，只与温度有关)。(1)反应达到平衡后，仅降低温度，下列说法正确的是(　　)A．k正、k逆均增大，且k正增大的倍数更多B．k正、k逆均减小，且k正减小的倍数更少C．k正增大、k逆减小，平衡正向移动D．k正、k逆均减小，且k逆减小的倍数更少(2)若在1 L的密闭容器中充入1 mol CH2===CH2(g)和1 mol O2(g)，在一定温度下只发生上述反应，经过10 min反应达到平衡，体系的压强变为原来的0.875倍，则0～10 min内v(O2)＝________，＝________。答案　 ①B　②0.025 mol·L－1·min－1　 0.75解析　①该反应是放热反应，反应达到平衡后，仅降低温度，速率降低，k正、k逆均减小，平衡向放热方向即正向进行，正反应速率大于逆反应速率，因此k正减小的倍数更少。＝0.875，x＝0.25 mol，则0～10 min内v＝＝＝0.025 mol·L－1·min－1，k逆c2()＝k正·c2(CH2===CH2)·c(O2)，＝＝0.75。8．(2020·河南安阳市高三二模)碳、氮能形成多种氧化物、氢化物。化学动力学上将一步完成的反应称为基元反应。对于基元反应：aA＋bB→cC＋dD，其速率方程式为v＝k·ca(A)·cb(B)(k为只与温度有关的速率常数)，复杂反应(由几个基元反应构成)的速率取决于慢的基元反应。①已知反应NO2(g)＋CO(g)NO(g)＋CO2(g)　ΔH<0，在温度低于250 ℃时是由两个基元反应构成的复杂反应，该反应的速率方程式为v＝k·c2(NO2)，则其两个基元反应分别为：Ⅰ.________===NO3＋________；Ⅱ.略，这两个反应中活化能较小的是________。②某科研小组测得380 ℃时该反应的c(NO2)、c(CO)生成CO2的速率[v(CO2)]的关系如下：c(CO)/(mol·L－1)0.0250.050.025c(NO2)/(mol·L－1)0.040.040.12v(CO2)/(mol·L－1·s－1)2.2×10－44.4×10－46.6×10－4则该温度下的反应速率常数k＝________ L·mol－1·s－1。答案　①2NO2　NO　Ⅱ　 ②0.22解析　①温度低于250 ℃时，该反应的速率方程式为v＝k·c2(NO2)，说明NO2和CO不参与同一个基元反应，且NO2参与的基元反应为慢反应，决定了该反应的反应速率，基元反应Ⅰ中产物有NO3，根据元素守恒可知该基元反应反应物应为NO2，则该基元反应Ⅰ为：2NO2===NO3＋NO；活化能越大，反应速率越慢，基元反应Ⅰ决定整个反应速率，说明反应Ⅰ活化能较大，即反应Ⅱ活化能较小；②根据表格分析可知CO和NO2的浓度均会影响反应速率，由于该反应不是基元反应，可设该反应的正反应速率v＝k·cx(NO2)·cy(CO)，将表格中相应数据代入有联立可解得x＝1，y＝1，k＝0.22 L·mol－1·s－1。