专题五　主观题突破　4.速率常数与平衡常数关系应用 2024年高考化学二轮复习课件+讲义

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温度为T1，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206.3 kJ·ml－1，该反应中，正反应速率为v正＝k正c(CH4)·c(H2O)，逆反应速率为v逆＝k逆c(CO)·c3(H2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。已知T1时，k正＝k逆，则该温度下，平衡常数K1＝____；当温度改变为T2时，若k正＝1.5k逆，则T2______(填“>”“＝”或“<”)T1。
解题步骤及过程：步骤1　带入特殊值平衡时v正＝v逆，即k正c(CH4)·c(H2O)＝k逆c(CO)·c3(H2)；步骤2　适当变式求平衡常数
[2020·全国卷Ⅰ，28(2)(3)(4)]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)　ΔH＝－98 kJ·ml－1。回答下列问题：(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图1所示。反应在5.0 MPa、550 ℃时的α＝_______，判断的依据是_________________________________________________________________________________。影响α的因素有_____________________________________________。
该反应气体分子数减少，增大压强，
α提高，5.0 MPa＞2.5 MPa＝p2，所以p1＝5.0 MPa
和O2)的起始浓度(组成)、温度、压强
反应SO2(g)＋ O2(g) SO3(g)的正反应是气体总分子数减少的放热反应，其他条件相同时，增大压强，平衡正向移动，SO2平衡转化率增大，则图中p1＝5.0 MPa，
p3＝0.5 MPa。由图可知，反应在5.0 MPa、550 ℃时SO2的平衡转化率α＝0.975。温度、压强和反应物的起始浓度(组成)都会影响SO2的平衡转化率α，温度一定时，压强越大，α越大；压强一定时，温度越高，α越小。
(3)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α，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)。
假设原气体的物质的量为100 ml，则SO2、O2和N2的物质的量分别为2m ml、m ml和q ml,2m＋m＋q＝100，利用三段式法计算：SO2(g) ＋ O2(g)　 SO3(g)起始量/ml　2m　　　 m　　　　0转化量/ml　2mα　　　 mα　　　 2mα平衡量/ml　2m(1－α)　m(1－α)　 2mα
(4)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：v＝k( －1)0.8(1－nα′)。式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO2平衡转化率，α′为某时刻SO2转化率，n为常数。在α′＝0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲线，如图2所示。曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度tm。ttm后，v逐渐下降。原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________。
但α降低使v逐渐下降。当t＜tm，k增大对v的提高大于α引起的降低；当t＞tm，k增大对v的提高小于α引起的降低
升高温度，k增大使v逐渐提高，
1.反应CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.0 kJ·ml－1。在进气比 不同时，测得相应的CO2平衡转化率如图(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同；各点对应的其他反应条件都相同)。
(1)反应中CO2的平衡转化率与进气比、反应温度之间的关系是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
反应温度相同，进气比越大，CO2的平衡转化率越小；进气比相同，反应温度越高，CO2的平衡转化率越大(或进气比越大，反应温度越低，CO2的平衡转化率越小)
(2)图中E和G两点对应的反应温度TE、TG的关系是__________，其原因是____________。
CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)始/(ml·L－1) 1 1 0 0转/(ml·L－1) 0.5 0.5 0.5 0.5平/(ml·L－1) 0.5 0.5 0.5 0.5
　　　 　　 CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)始/(ml·L－1) 1.5 1 0 0转/(ml·L－1) 0.6 0.6 0.6 0.6平/(ml·L－1) 0.9 0.4 0.6 0.6
平衡常数只与温度有关，温度相等平衡常数相等，故TE＝TG。
(3)A、B两点对应的反应速率vA_____(填“＜”“＝”或“＞”)vB。已知反应速率v正＝k正x(CO2)·x(H2)，v逆＝k逆x(CO)·x(H2O)，k为反应速率常数，x为物质的量分数，在达到平衡状态为C点的反应过程(此过程为恒温)中，当CO2的转化率刚好达到60%时， ＝_____。
反应CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.0 kJ·ml－1，该反应为吸热反应，当 相同时，温度高CO2转化率大，A点的转化率大于B点，说明A点的
温度高，故反应速率：vA>vB；在C点时 ＝1，CO2的平衡转化率为75%，根据三段式得　　 　 CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)始/(ml·L－1) 1 1 0 0 转/(ml·L－1) 0.75 0.75 0.75 0.75平/(ml·L－1) 0.25 0.25 0.75 0.75
当CO2的转化率刚好达到60%时，　 　　 CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)始/(ml·L－1) 1 1 0 0转/(ml·L－1) 0.6 0.6 0.6 0.6平/(ml·L－1) 0.4 0.4 0.6 0.6
2.苯乙烯是合成树脂、离子交换树脂及合成橡胶等的重要单体，常用乙苯为原料合成。其反应原理如下： (g) (g)＋H2(g)　ΔH＝＋123 kJ·ml－1已知：上述反应的速度方程为v正＝k正·p乙苯，v逆＝k逆·p苯乙烯·p氢气，其中k正、k逆分别为正、逆反应速度常数，p为各组分分压(分压＝总压×物质的量分数)。100 kPa下，反应气组成n(乙苯)∶n(H2O)分别按照1∶1、1∶4、1∶9投料，乙苯平衡转化率随反应温度变化关系如图。
(1)图中n(乙苯)∶n(H2O)＝1∶9的曲线是______(填曲线标号)。
n(乙苯)∶n(H2O)分别按照1∶1、1∶4、1∶9投料，水蒸气比例越大，平衡正向移动程度越大，乙苯转化率越大，故图中n(乙苯)∶n(H2O)＝1∶9的曲线是a。
(2)图中M点的正反应速率和N点的逆反应速率大小关系为v正(M)____(填“>”“<”或“＝”)v逆(N)。
M点、N点均达到平衡状态，M点乙苯的转化率较N点大，则M点乙苯的分压小于N点，根据反应速率方程可知v正(M)550 ℃、100 kPa，按n(乙苯)∶n(H2O)＝1∶9投料时，乙苯的平衡转化率为60%，设乙苯的起始物质的量为a ml，则水蒸气物质的量为9a ml，则　　　　 乙苯(g) 苯乙烯(g)＋H2(g)开始/ml a 0 0变化/ml 0.6a 0.6a 0.6a平衡/ml 0.4a 0.6a 0.6a
平衡时气体总物质的量为(0.4a＋0.6a＋0.6a＋9a) ml＝10.6a ml，v正＝k正·p乙苯＝v逆＝k逆·p苯乙烯·p氢气，