資源簡介

　 　　第5課時　速率常數與壓強平衡常數
(拓展課)
命題熱點(一)——速率常數及其應用
1.速率常數
(1)含義
速率常數(k)是指在給定溫度下,反應物濃度皆為1 mol·L-1時的反應速率。在相同的濃度條件下,可用速率常數大小來比較化學反應的反應速率。
(2)應用
對于基元反應,化學反應速率與反應物濃度(或濃度的系數次方)成正比,而速率常數是其比例常數,在恒溫條件下,速率常數不隨反應物濃度的變化而改變。因此,可以應用速率方程求出該溫度下任意濃度時的反應速率。
2.速率方程
一定溫度下,化學反應速率與反應物濃度以其化學計量數為指數的冪的乘積成正比。
對于基元反應:aA+bBgG+hH
則v=kca(A)·cb(B)(其中k為速率常數)。
如:①SO2Cl2 SO2+Cl2　v=kc(SO2Cl2)
②2NO2 2NO+O2　v=kc2(NO2)
③2H2+2NO N2+2H2O
v=k·c2(H2)·c2(NO)
3.速率常數的影響因素
溫度對化學反應速率的影響是顯著的,速率常數是溫度的函數,同一反應,溫度不同,速率常數將有不同的值,但濃度不影響速率常數。
　　[例1]　某科學家研究了下列反應:2HI(g) H2(g)+I2(g),在716 K時,氣體混合物中碘化氫的物質的量分數x(HI)與反應時間t的關系如表:
t/min 0 20 40 60 80 120
x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784
x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784
上述反應中,正反應速率為v正=k正x2(HI),逆反應速率為v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆為速率常數,則k逆為　　　　(以K和k正表示)。若k正=0.002 7 min-1,在t=40 min時,v正=　　　　min-1。
聽課記錄:
|歸納拓展|正、逆反應速率與化學平衡常數間的關系
[以反應:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)為例]
已知v(正)=k正·c2(SO2)·c(O2)
v(逆)=k逆·c2(SO3),其中k正、k逆為正、逆反應速率常數。反應達到平衡時,v(正)=v(逆),即:k正·c2(SO2)·c(O2)=k逆·c2(SO3) ==K
[題點多維訓練]
1.聚乙烯醇生產過程中會產生大量副產物乙酸甲酯,其催化醇解反應可用于制備甲醇和乙酸己酯,該反應的化學方程式為CH3COOCH3(l)+C6H13OH(l)
CH3COOC6H13(l)+CH3OH(l)。
已知v正=k正·x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH),v逆=k逆·x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH),其中v正、v逆為正、逆反應速率,k正、k逆為正、逆反應速率常數,x為各組分的物質的量分數。已知平衡常數Kx為各生成物的物質的量分數冪之積與各反應物的物質的量分數冪之積的比,則平衡常數Kx為 (　　)
A. B. C.k正 D.k逆
2.(2025·衡水期中檢測)已知:NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)　ΔH。實驗測得速率方程為v正=k正c(NO)·c(O3),v逆=k逆c(NO2)·c(O2)(k正、k逆為速率常數,只與溫度、催化劑有關,與濃度無關)。向2 L恒容密閉容器中充入0.4 mol NO(g)和0.6 mol O3(g)發生上述反應,測得NO的體積分數x(NO)與溫度和時間的關系如圖所示。下列說法正確的是 (　　)
A.此反應ΔH>0
B.正、逆反應活化能的大小關系為Ea(正)>Ea(逆)
C.T1溫度下的>T2溫度下的
D.化學反應速率:c點的v正>b點的v逆>a點的v正
命題熱點(二)——壓強平衡常數
1.壓強平衡常數
對于有氣體參加的可逆反應體系:aA(g)+bB(g) cC(g)達到化學平衡時,各氣體的分壓表示為p(A)、p(B)、p(C)。用某種氣體(如A)的平衡分壓[p(A)]代替物質的量濃度[c(A)]來表示平衡常數,即Kp=,Kp稱作該可逆反應的壓強平衡常數。
2.氣體分壓的計算方法
(1)由A(g)、B(g)、C(g)組成的混合氣體,根據阿伏加德羅定律,T、n總和V都確定時,p總也是確定的。
(2)若A(g)、B(g)、C(g)的物質的量分數分別用x、y、z表示,則各氣體的分壓=物質的量分數×p總,即A、B、C的分壓分別為p(A)=p總·x;p(B)=p總·y;p(C)=p總·z。
3.計算Kp的兩套模板[以N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)為例]
模板1
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)(平衡時總壓為p0)
n(始)/mol　1　　 3　 　　0
Δn/mol　　0.5　 1.5 　　 1
n(平)/mol 0.5　 　1.5　 　 1
p(X) 　 　p0 p0 　 　p0
Kp=
模板2
剛性反應容器中
　　　　　N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
p(始)　　 　p0　　3p0　 　0
Δp　 　　　p' 　　3p' 　 　2p'
p(平)　　 p0-p' 3p0-3p'　 2p'
Kp=
　　[例2]　已知:C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)。容器中通入等物質的量的乙烷和氫氣,在等壓下(p)發生上述反應,乙烷的平衡轉化率為α。反應的平衡常數Kp=　　　　　　(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數)。
聽課記錄:
|思維建模|壓強平衡常數的計算流程
[題點多維訓練]
1.在一剛性密閉容器中,CH4和CO2的起始分壓分別為20 kPa、25 kPa,加入Ni/α Al2O3催化劑并保持溫度恒為1 123 K,使其發生反應CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)。
(1)研究表明CO的生成速率v(CO)=[1.3×10-2·p(CH4)·p(CO2)] (p/kPa,v/mol·L-1·s-1),某時刻測得CO的分壓p(CO)=20 kPa,則p(CO2)=　　　　 kPa,v(CO)=　　　　 mol·L-1·s-1。
(2)達到平衡后測得體系壓強是起始時的1.8倍,則該反應的平衡常數Kp=　　　　(kPa)2(用各物質的分壓代替物質的量濃度計算,列出計算式即可)。
2.環戊二烯是生產精細化工產品的重要中間體,其制備反應為
該反應在剛性容器中進行。實際生產中常通入水蒸氣以降低雙環戊二烯的沸點。某溫度下,通入總壓為100 kPa的雙環戊二烯和水蒸氣,達到平衡后總壓為160 kPa,雙環戊二烯的轉化率為80%,則p(H2O)=　　 kPa,平衡常數Kp=　　　　 kPa(Kp為用分壓表示的平衡常數)。
3.(2024·新課標卷·節選)Ni(CO)4(四羰合鎳,沸點43 ℃)可用于制備高純鎳,也是有機化合物羰基化反應的催化劑?；卮鹣铝袉栴}:
在總壓分別為0.10、0.50、1.0、2.0 MPa下,Ni(s)和CO(g)反應達平衡時,Ni(CO)4體積分數x與溫度的關系如圖所示。反應Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)的ΔH　　　　0(填“大于”或“小于”),從熱力學角度考慮,　　　有利于Ni(CO)4的生成(寫出兩點),p3、100 ℃時CO的平衡轉化率α=　　　,該溫度下平衡常數Kp=　 　　　(MPa)-3。
第5課時　速率常數與壓強平衡常數
命題熱點(一)
[例1]　解析:平衡時,v正=v逆,即k正x2(HI)=k逆x(H2)·x(I2),則===K,k逆=;v正=k正x2(HI)=0.002 7 min-1×0.852≈1.95×10-3 min-1。
答案:　1.95×10-3
[題點多維訓練]
1.選A　達到平衡時,平衡常數Kx=,此時v正=v逆,即k正x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)=k逆x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH),則Kx=,A項正確。
2.選D　T1>T2,T1時x(NO)大,則升高溫度,平衡逆向移動,逆反應為吸熱反應,正反應為放熱反應,ΔH<0,故A錯誤;由于該反應的逆反應為吸熱反應,則ΔH<0,故正、逆反應活化能:Ea(正)T2,升高溫度,平衡逆向移動,K值減小,則T1溫度下的T2,c點未達平衡狀態,b點達平衡狀態,正逆反應速率相等且x(NO):b點b點的v逆>a點的v正,故D正確。
命題熱點(二)
[例2]　解析:設起始時C2H6和H2的物質的量均為1 mol,列出三段式:
平衡時C2H6、C2H4和H2對應的分壓分別為p、p和p,則該反應的平衡常數
Kp==×p。
答案:×p
[題點多維訓練]
1.解析:(1) 　　　CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)
起始分壓/kPa　　 20　　　25　　 0　　 　0
反應分壓/kPa 10 10 20 20
某時刻分壓/kPa 10 15 20 20
v(CO)=[1.3×10-2·p(CH4)·p(CO2)]=1.3×10-2×10×15 mol·L-1·s-1=1.95 mol·L-1·s-1。(2)達到平衡后體系壓強是起始時的1.8倍,同理根據三段式,計算出p(CH4)=2 kPa、p(CO2)=7 kPa、p(CO)=p(H2)=36 kPa,代入Kp表達式可得到Kp=(kPa)2。
答案:(1)15　1.95　(2)
2.解析:某溫度下,通入總壓為100 kPa的雙環戊二烯和水蒸氣,達到平衡后總壓為160 kPa,則增壓60 kPa,雙環戊二烯的轉化率為80%,則反應前雙環戊二烯的分壓為=75 kPa,則p(H2O)=100 kPa-75 kPa=25 kPa,平衡時雙環戊二烯、環戊二烯的平衡分壓分別為15 kPa、120 kPa,平衡常數Kp==960 kPa。
答案:25　960
3.解析:由圖可知,其他條件相同時,隨著溫度升高,平衡時Ni(CO)4的體積分數減小,說明升高溫度,平衡逆向移動,則該反應為放熱反應,ΔH<0;該反應為氣體分子數減小的放熱反應,降低溫度、增大壓強,平衡均正向移動,均有利于Ni(CO)4的生成;增大壓強,平衡正向移動,Ni(CO)4的體積分數增大,則p3對應壓強為1.0 MPa,由圖可知,p3、100 ℃時,Ni(CO)4的體積分數為0.9,設起始時CO的物質的量為4 mol,達到平衡時轉化的CO為4x mol,列三段式:
　　　　　 Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)
起始量/mol　 　　　4　　　　　0
轉化量/mol　 　　　4x x
平衡量/mol　 　　　4-4x x
則=0.9,解得x=,所以CO的平衡轉化率為=;達到平衡時Ni(CO)4的體積分數為0.9,分壓為0.9 MPa,CO的體積分數為0.1,分壓為0.1 MPa,則平衡常數Kp==9×103(MPa)-3。
答案:小于　低溫、高壓　　9×103
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第5課時　速率常數與壓強
平衡常數(拓展課)
命題熱點(一)——速率常數及其應用
命題熱點(二)——壓強平衡常數
課時跟蹤檢測
目錄
命題熱點(一)——速率常數及其應用
1.速率常數
(1)含義:速率常數(k)是指在給定溫度下，反應物濃度皆為1 mol·L-1時的反應速率。在相同的濃度條件下，可用速率常數大小來比較化學反應的反應速率。
(2)應用:對于基元反應，化學反應速率與反應物濃度(或濃度的系數次方)成正比，而速率常數是其比例常數，在恒溫條件下，速率常數不隨反應物濃度的變化而改變。因此，可以應用速率方程求出該溫度下任意濃度時的反應速率。
2.速率方程
一定溫度下，化學反應速率與反應物濃度以其化學計量數為指數的冪的乘積成正比。
對于基元反應:aA+bB==gG+hH
則v=kca(A)·cb(B)(其中k為速率常數)。
如:①SO2Cl2 SO2+Cl2　v=kc(SO2Cl2)
②2NO2 2NO+O2　v=kc2(NO2)
③2H2+2NO N2+2H2O v=k·c2(H2)·c2(NO)
3.速率常數的影響因素
溫度對化學反應速率的影響是顯著的，速率常數是溫度的函數，同一反應，溫度不同，速率常數將有不同的值，但濃度不影響速率常數。
[例1]　某科學家研究了下列反應:2HI(g) H2(g)+I2(g)，在716 K時，氣體混合物中碘化氫的物質的量分數x(HI)與反應時間t的關系如表:
t/min 0 20 40 60 80 120
x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784
x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784
上述反應中，正反應速率為v正=k正x2(HI)，逆反應速率為v逆=k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆為速率常數，則k逆為　　　　(以K和k正表示)。若k正=0.002 7 min-1，在t=40 min時，v正=　　 　　min-1。
[解析]　平衡時，v正=v逆，即k正x2(HI)=k逆x(H2)·x(I2)，則
===K，k逆=；v正=k正x2(HI)=0.002 7 min-1×0.852≈1.95×10-3 min-1。
|歸納拓展|正、逆反應速率與化學平衡常數間的關系
[以反應:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)為例]
已知v(正)=k正·c2(SO2)·c(O2)
v(逆)=k逆·c2(SO3)，其中k正、k逆為正、逆反應速率常數。反應達到平衡時，v(正)=v(逆)，即:k正·c2(SO2)·c(O2)=k逆·c2(SO3) ==K
[題點多維訓練]
√
1.聚乙烯醇生產過程中會產生大量副產物乙酸甲酯，其催化醇解反應可用于制備甲醇和乙酸己酯，該反應的化學方程式為CH3COOCH3(l)+C6H13OH(l) CH3COOC6H13(l)+CH3OH(l)。
已知v正=k正·x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)，v逆=k逆·
x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)，其中v正、v逆為正、逆反應速率，k正、k逆為正、逆反應速率常數，x為各組分的物質的量分數。已知平衡常數Kx為各生成物的物質的量分數冪之積與各反應物的物質的量分數冪之積的比，則平衡常數Kx為(　　)
A. B. C.k正 D.k逆
解析:達到平衡時，平衡常數Kx=，此時v正=v逆，即
k正x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)=k逆x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)，則Kx=，
A項正確。
2.(2025·衡水期中檢測)已知:NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)　ΔH。實驗測得速率方程為v正=k正c(NO)·c(O3)，v逆=k逆c(NO2)·c(O2)(k正、k逆為速率常數，只與溫度、催化劑有關，與濃度無關)。向2 L恒容密閉容器中充入0.4 mol NO(g)和0.6 mol O3(g)發生上述反應，測得NO的體積分數x(NO)與溫度和時間的關系如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.此反應ΔH>0
B.正、逆反應活化能的大小關系為Ea(正)>Ea(逆)
C.T1溫度下的>T2溫度下的
D.化學反應速率:c點的v正>b點的v逆>a點的v正
√
解析:T1>T2，T1時x(NO)大，則升高溫度，平衡逆向移動，逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，ΔH<0，故A錯誤；由于該反應的逆反應為吸熱反應，則ΔH<0，故正、逆反應活化能:Ea(正)T2，升高溫度，平衡逆向移動，K值減小，則T1溫度下的T2，c點未達平衡狀態，b點達平衡狀態，正逆反應速率相等且x(NO):b點b點的v逆>a點的v正，故D正確。
命題熱點(二)——壓強平衡常數
1.壓強平衡常數
對于有氣體參加的可逆反應體系:aA(g)+bB(g) cC(g)達到化學平衡時，各氣體的分壓表示為p(A)、p(B)、p(C)。用某種氣體(如A)的平衡分壓[p(A)]代替物質的量濃度[c(A)]來表示平衡常數，即Kp=，Kp稱作該可逆反應的壓強平衡常數。
2.氣體分壓的計算方法
(1)由A(g)、B(g)、C(g)組成的混合氣體，根據阿伏加德羅定律，T、n總和V都確定時，p總也是確定的。
(2)若A(g)、B(g)、C(g)的物質的量分數分別用x、y、z表示，則各氣體的分壓=物質的量分數×p總，即A、B、C的分壓分別為p(A)=p總·x；p(B)=p總·y；p(C)=p總·z。
3.計算Kp的兩套模板[以N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)為例]
模板1
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)(平衡時總壓為p0)
n(始)/mol　1　　 3　 　 0
Δn/mol　 0.5　 1.5 　 1
n(平)/mol 0.5　 1.5　 　 1
p(X) 　　p0 p0 　　p0
Kp=
模板2
剛性反應容器中
　　　　　N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
p(始)　　 　p0　　3p0　　 0
Δp　　　　p' 　　3p' 　　 2p'
p(平)　　 p0-p' 3p0-3p'　 2p'
Kp=
[例2]　已知:C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)。容器中通入等物質的量的乙烷和氫氣，在等壓下(p)發生上述反應，乙烷的平衡轉化率為α。反應的平衡常數
Kp=_____________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數)。
[解析]　設起始時C2H6和H2的物質的量均為1 mol，列出三段式:
平衡時C2H6、C2H4和H2對應的分壓分別為p、p和p，則該反應的平衡常數Kp==×p。
×p
|思維建模|壓強平衡常數的計算流程
[題點多維訓練]
1.在一剛性密閉容器中，CH4和CO2的起始分壓分別為20 kPa、25 kPa，加入Ni/α Al2O3催化劑并保持溫度恒為1 123 K，使其發生反應CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)。
(1)研究表明CO的生成速率v(CO)=[1.3×10-2·p(CH4)·p(CO2)] (p/kPa，v/mol·L-1·s-1)，某時刻測得CO的分壓p(CO)=20 kPa，則p(CO2)=　　　 kPa，v(CO)=　　　　 mol·L-1·s-1。
15
1.95　
解析: CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)
起始分壓/kPa　20　　25　　　 0　　　0
反應分壓/kPa 10 10 20 20
某時刻分壓/kPa 10 15 20 20
v(CO)=[1.3×10-2·p(CH4)·p(CO2)]=1.3×10-2×10×15 mol·L-1·s-1=1.95 mol·L-1·s-1。
1.在一剛性密閉容器中，CH4和CO2的起始分壓分別為20 kPa、25 kPa，加入Ni/α Al2O3催化劑并保持溫度恒為1 123 K，使其發生反應CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)。
(2)達到平衡后測得體系壓強是起始時的1.8倍，則該反應的平衡常數Kp=
　　　　(kPa)2(用各物質的分壓代替物質的量濃度計算，列出計算式即可)。
解析:達到平衡后體系壓強是起始時的1.8倍，同理根據三段式，計算出p(CH4)=2 kPa、p(CO2)=7 kPa、p(CO)=p(H2)=36 kPa，代入Kp表達式可得到Kp=(kPa)2。
2.環戊二烯是生產精細化工產品的重要中間體，其制備反應為
該反應在剛性容器中進行。實際生產中常通入水蒸氣以降低雙環戊二烯的沸點。某溫度下，通入總壓為100 kPa的雙環戊二烯和水蒸氣，達到平衡后總壓為160 kPa，雙環戊二烯的轉化率為80%，則p(H2O)=　　 kPa，平衡常數Kp=
　 　 kPa(Kp為用分壓表示的平衡常數)。
解析:某溫度下，通入總壓為100 kPa的雙環戊二烯和水蒸氣，達到平衡后總壓為160 kPa，則增壓60 kPa，雙環戊二烯的轉化率為80%，則反應前雙環戊二烯的分壓為=75 kPa，則p(H2O)=100 kPa-75 kPa=25 kPa，平衡時雙環戊二烯、環戊二烯的平衡分壓分別為15 kPa、120 kPa，平衡常數Kp==960 kPa。
25
960
3.(2024·新課標卷·節選)Ni(CO)4(四羰合鎳，沸點43 ℃)可用于制備高純鎳，也是有機化合物羰基化反應的催化劑。回答下列問題:
在總壓分別為0.10、0.50、1.0、2.0 MPa下，Ni(s)和CO(g)反應達平衡時，Ni(CO)4體積分數x與溫度的關系如圖所示。反應Ni(s)+4CO(g)==Ni(CO)4(g)的ΔH
　　　0(填“大于”或“小于”)，從熱力學角度考慮，　 　　有利于Ni(CO)4的生成(寫出兩點)，p3、100 ℃時CO的平衡轉化率α=　　　，該溫度下平衡常數Kp=　　　　(MPa)-3。
小于
低溫、高壓
解析:由圖可知，其他條件相同時，隨著溫度升高，平衡時Ni(CO)4的體積分數減小，說明升高溫度，平衡逆向移動，則該反應為放熱反應，ΔH<0；該反應為氣體分子數減小的放熱反應，降低溫度、增大壓強，平衡均正向移動，均有利于Ni(CO)4的生成；增大壓強，平衡正向移動，Ni(CO)4的體積分數增大，則p3對應壓強為1.0 MPa，由圖可知，p3、100 ℃時，Ni(CO)4的體積分數為0.9，設起始時CO的物質的量為4 mol，達到平衡時轉化的CO為4x mol，列三段式:
　　　　　 Ni(s)+4CO(g)==Ni(CO)4(g)
起始量/mol　 　　　4　　　　0
轉化量/mol　 　　　4x x
平衡量/mol　 　　　4-4x x
則=0.9，解得x=，所以CO的平衡轉化率為=；達到平衡時Ni(CO)4的體積分數為0.9，分壓為0.9 MPa，CO的體積分數為0.1，分壓為0.1 MPa，則平衡常數Kp==9×103(MPa)-3。
課時跟蹤檢測
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
13
√
12
一、選擇題
1.順 1，2 二甲基環丙烷和反 1，2 二甲基環丙烷可發生如圖轉化:
。該反應的速率方程可表示為v(正)=k(正)·c(順)和v(逆)=k(逆)·c(反)；k(正)和k(逆)分別稱作正、逆反應速率常數，它們受溫度和催化劑影響。下列說法正確的是(　　)
A.某溫度時，該反應的平衡常數可表示為K=
B.正、逆反應速率常數改變，平衡常數也一定會隨之改變
C.若升高溫度，平衡逆向移動，則說明正反應的活化能高于逆反應的活化能
D.催化劑改變反應速率但不影響平衡，說明催化劑同等程度改變k(正)和k(逆)
1
2
3
4
5
6
7
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13
12
解析:平衡時正逆反應速率相等，K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，v(正)=k(正)·c(順)= v(逆)=k(逆)·c(反)，則K=，故A錯誤；k(正)和k(逆)受溫度和催化劑等影響，K只受溫度的影響，則正、逆反應速率常數改變，平衡常數不一定變化，故B錯誤；若升高溫度，平衡逆向移動，正反應為放熱反應，則正反應的活化能小于逆反應的活化能，故C錯誤；催化劑可以改變反應速率但不影響平衡，因催化劑同等程度改變k(正)和k(逆)，故D正確。
√
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13
3
2.(2025·亳州期中檢測)250 ℃時，將一定量的碳酸氫鈉固體置于真空容器中分解，達平衡時，測得體系內總壓強為p。則下列敘述正確的是 (　　)
A.當體系內二氧化碳的物質的量分數不變時，反應達到平衡狀態
B.平衡后，繼續添加碳酸氫鈉，平衡右移，K增大
C.向平衡體系中加入等量的CO2(g)、H2O(g)，平衡左移，K不變
D.250 ℃時，該反應的化學平衡常數Kp為p2
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3
解析:該反應屬于固體分解反應，混合氣體中CO2的體積分數恒為50%，故混合氣體中CO2的體積分數不變，不能說明反應達到平衡狀態，故A錯誤；碳酸氫鈉是固體，且根據化學平衡常數K=c(CO2)·c(H2O)，溫度不變平衡常數不變，故B錯誤；向平衡體系中加入等量的CO2(g)、H2O(g)，生成物濃度增大平衡左移，但溫度不變K不變，故C正確；反應達平衡時體系的總壓強為p，則p(CO2)=p(H2O)=，故該溫度下化學平衡常數為，故D錯誤。
√
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3.(2025·福州期末)已知總反應:2NO(g)+Br2(g) 2NOBr(g)　ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)的速率方程為{v=k·c2(NO)·c(Br2)，k為速率常數}，該反應機理可分為兩步:
①NO(g)+Br2(g) NOBr2(g)　快
②NOBr2(g)+NO(g) 2NOBr(g)　慢[速率方程v=k1·c(NO)·c(NOBr2)，k1為速率常數，該反應速率近似認為是總反應的速率]。下列敘述正確的是(　　)
A.k=
B.當v(Br2)正=2v(NOBr)逆時，總反應達到平衡
C.總反應中生成物的總鍵能比反應物的總鍵能大a kJ·mol-1
D.恒容時，增大Br2(g)的濃度能增加單位體積內活化分子的百分數，加快反應速率
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3
解析:反應2NO(g)+Br2(g)==2NOBr(g)可由反應①+②得到，由于①反應快，反應速率由②決定，由K=可得c(NOBr2)=K×c(NO)·c(Br2)，將其代入v=k1·c(NO)·c(NOBr2)，得出v=k1Kc2(NO)·c(Br2)，即可得出k=k1·K，A錯誤；反應平衡時正逆反應速率相等，則2v(Br2)正=v(NOBr)逆，B錯誤；正反應放熱，斷裂化學鍵吸收的能量小于形成化學鍵放出的能量，則生成物的總鍵能比反應物的總鍵能大a kJ·mol-1，C正確；增大濃度，單位體積活化分子數增大，但其百分數不變，D錯誤。
√
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3
4.為減少對環境造成的影響，發電廠試圖將廢氣中的CO進行合理利用，以獲得重要工業產品。研究發現Cl2與CO合成COCl2的反應機理如下:
①Cl2(g) 2Cl·(g)快； ②CO(g)+Cl·(g) COCl·(g)快；
③COCl·(g)+Cl2(g) COCl2(g)+Cl·(g)慢。
反應②的速率方程v正=k正c(CO)×c(Cl·)，v逆=k逆c(COCl·)、k正、k逆是速率常數。下列說法錯誤的是(　　)
A.反應②的平衡常數K=
B.反應①和②的活化能均大于反應③的活化能
C.要提高合成COCl2的速率，關鍵是提高反應③的速率
D.使用合適的催化劑不能增大平衡時COCl2(g)的體積分數
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3
解析:反應②存在v正=k正c(CO)×c(Cl·)，v逆=k逆c(COCl·)，平衡時正逆反應速率相等，則K=，A正確；活化能越小，反應速率越快，則反應①和②的活化能小于反應③的活化能，B錯誤；慢反應決定整個反應速率，要提高合成COCl2的速率，關鍵是提高反應③的速率，C正確；催化劑不影響平衡移動，則選擇合適的催化劑能加快該反應的速率，而平衡不移動則COCl2的體積分數不變，D正確。
√
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3
5.(2025·貴陽階段檢測)一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應:C(s)+CO2(g) 2CO(g)。平衡時，體系中氣體體積分數與溫度的關系如圖所示:
已知:氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)×體積分數。下列說法正確的是(　　)
A.550 ℃時，反應達平衡時，若充入惰性氣體，v正、v逆均減小，平衡不移動
B.650 ℃時，反應達平衡后CO2的轉化率為25.0%
C.T ℃時，反應達平衡時，若充入等體積的CO2和CO，平衡向逆反應方向移動
D.925 ℃時，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數Kp=24.0p總
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解析:恒溫恒壓條件下，當550 ℃時，若充入惰性氣體，引起體積增大，使得各氣體反應物濃度減小，引起反應速率減慢，因此v正、v逆均減??；恒溫恒壓條件下，充入與反應無關的氣體，等效于減壓，已知該反應正向是一個氣體分子數增大的反應，減小壓強，化學平衡向正反應方向移動，故A錯誤；根據圖像可知在650 ℃時，反應達平衡后CO的體積分數是40%，則CO2的體積分數為60%，假設平衡時總物質的量是1 mol，則反應生成n(CO)=0.4 mol，n(CO2)=0.6 mol，根據方程式可知Δn(CO)=2Δn(CO2)，因此反應消耗的二氧化碳的物質的量Δn(CO2)==0.2 mol，因此α(CO2)=×100%=
×100%=25.0%，故B正確；T ℃時，平衡時CO2和CO的體積分數都是50%，若充入等體積的CO2和CO，化學平衡不移動，故C錯誤；925 ℃時，反應達平衡后CO的體積分數是96%，則CO2的體積分數為4%，根據恒溫恒壓條件下，氣體的體積之比等于物質的量之比，因此化學平衡常數Kp==(0.96p總)2÷(0.04p總)=23.04p總，故D錯誤。
√
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3
6.T ℃時，將0.10 mol N2O4氣體充入1 L剛性密閉容器中發生反應N2O4(g) 2NO2(g)，NO2(g)、N2O4(g)的濃度隨時間的變化關系如圖，已知兩物質的消耗速率與各自的分壓有如下關系:v(N2O4)=k1·p(N2O4)，v(NO2)=k2·p2(NO2)，k1、k2為速率常數。已知Kp=，p表示對應物質的分壓，下列說法正確的是(　　)
A.若v(N2O4)∶v(NO2)=1∶2時，說明該反應達到平衡狀態
B.a點:反應物和生成物濃度相等，所以v正=v逆
C.該溫度下反應的平衡常數Kp與k1、k2間的關系為Kp·k2=k1
D.若反應開始時總壓為p，則反應2NO2(g) N2O4(g)的壓強平衡常數為
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3
解析:沒有說明正逆反應方向，故不能說明反應達到平衡狀態，故A錯誤；a點表示反應物和生成物濃度相等，但此時反應沒有達到平衡，故v正≠v逆，故B錯誤；v(N2O4)=k1·p(N2O4)，v(NO2)=k2·p2(NO2)，當消耗速率v(NO2)=2v(N2O4)，反應達到平衡，即k2·p2(NO2)=2k1·p(N2O4)，有==Kp，即Kp·k2=2k1，故C錯誤；容器體積為1 L，由圖像可知，平衡時n(N2O4)=0.04 mol，n(NO2)=0.12 mol，容器恒容，物質的量之比等于壓強之比，平衡時壓強為1.6p，Kp===，D正確。
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3
二、非選擇題
7.(6分)已知反應3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)生成CH3OCH3的初始速率與CO、H2的初始濃度的關系為v=k·cx(CO)·cy(H2)，k是速率常數。在800 ℃時測得的相關數據如表所示。
實驗 編號 初始濃度 生成CH3OCH3的初始速率/(mol·L-1·s-1)
c(CO)/(mol·L-1) c(H2)/(mol·L-1)
1 2.00×10-3 2.00×10-3 3.2×10-3
2 1.00×10-3 5.00×10-3 2.0×10-3
3 2.00×10-3 3.00×10-3 4.8×10-3
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3
請回答:
(1)800 ℃時，k的值為　　　　(只寫數值，不寫單位)。
解析:對比實驗1和3，CO濃度相同，實驗3中H2濃度為實驗1的1.5倍，實驗3的速率是實驗1的1.5倍，則y=1；v=k·cx(CO)·c(H2)，將實驗1和實驗2的數據代入得3.2×10-3=k×(2.00×10-3)x×2.00×10-3、2.0×10-3=k×(1.00×10-3)x×5.00×10-3，解得k=4×105、x=2；
(2)若800 ℃時，初始濃度c(CO)=c(H2)=3.00×10-3mol·L-1，則生成CH3OCH3的初始速率為　 　　 mol·L-1·s-1。
解析:由(1)知，v=4×105c2(CO)·c(H2)，當初始濃度c(CO)=c(H2)=3.00×
10-3 mol·L-1時，生成CH3OCH3的初始速率為4×105×(3.00×10-3)2×3.00×
10-3=1.08×10-2 mol·L-1·s-1。
4×105
1.08×10-2
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3
8.(3分)設為相對壓力平衡常數，其表達式寫法:在濃度平衡常數表達式中，用相對分壓代替濃度。氣體的相對分壓等于其分壓(單位為kPa)除以p0(p0=100 kPa)。在某溫度下，原料組成n(CO)∶n(NO)=1∶1，發生反應:
2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g)，初始總壓為100 kPa的恒容密閉容器中進行上述反應，體系達到平衡時N2的分壓為20 kPa，則該反應的相對壓力平衡常數=　　　。
320
1
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3
解析:恒容容器中壓強之比等于氣體的物質的量之比，所以可用壓強代替物質的量來進行三段式的計算，根據題意有:
2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)
起始/kPa　50　　　50　　　0　　 0
轉化/kPa　40　　　40　　　20　　40
平衡/kPa　10　　　10　　　20　　40
所以==320。
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3
9.(6分)(1)已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，且該反應的v正=k正·c(N2)·c3(H2)，
v逆=k逆·c2(NH3)，則反應N2(g)+H2(g) NH3(g)的平衡常數K=　　　　　 (用k正和k逆表示)。
解析:已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，且該反應的v正=k正·c(N2)·c3(H2)，
v逆=k逆·c2(NH3)，則反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的化學平衡常數K1==，則反應N2(g)+H2(g) NH3(g)的平衡常數K==。
　
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3
(2)500 ℃時，向容積為2 L的密閉容器中通入1 mol N2和3 mol H2，模擬合成氨的反應，容器內的壓強隨時間的變化如下表所示:
①達到平衡時N2的轉化率為　　　 。
②用壓強表示該反應的平衡常數Kp=　　 　　 (Kp等于平衡時生成物分壓冪的乘積與反應物分壓冪的乘積的比值，某物質的分壓等于總壓×該物質的物質的量分數)。
時間/min 0 10 20 30 40 +∞
壓強/MPa 20 17 15 13.2 11 11
90%
48(MPa)-2
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3
解析:設平衡時轉化氮氣的物質的量為x，列三段式:
恒溫恒容下，氣體的壓強之比等于物質的量之比，則=，解得x=0.9，①達到平衡時N2的轉化率為×100%=90%；
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3
②平衡時氮氣為0.1 mol，氫氣為0.3 mol，氨氣為1.8 mol，分壓p=p總×，p總=11 MPa，n(總)=2.2 mol；p(NH3)= 11 MPa ×=9 MPa；p(N2)= 11 MPa ×=0.5 MPa；p(H2)=11 MPa ×=1.5 MPa；代入該反應的平衡常數Kp==48(MPa)-2。
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3
10.(6分)隨著氮氧化物對環境及人類活動影響的日趨嚴重，如何消除大氣污染物中的氮氧化物成為人們關注的主要問題之一，利用NH3的還原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反應如下:4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(l)　ΔH<0。
(1)一定溫度下，在恒容密閉容器中按照n(NH3)∶n(NO)=2∶3充入反應物，發生上述反應。下列不能判斷該反應達到平衡狀態的是　　 (填字母)。
A.c(NH3)∶c(NO)=2∶3
B.n(NH3)∶n(N2)不變
C.容器內壓強不變
D.容器內混合氣體的密度不變
E.1 mol N—H鍵斷裂的同時，生成1 mol O—H鍵
AE
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3
解析:因為NH3與NO的起始投入量之比為2∶3，變化量之比為2∶3，所以在反應進行的任意階段，都存在c(NH3)∶c(NO)=2∶3，反應不一定達平衡狀態，A符合題意；隨著反應的進行，n(NH3)不斷減小，n(N2)不斷增大，當n(NH3)∶
n(N2)不變時，反應達平衡狀態，B不符合題意；反應前后氣體的分子數不等，隨著反應的進行，容器內的壓強不斷發生改變，當容器內壓強不變時，反應達平衡狀態，C不符合題意；反應生成物H2O呈液態，隨著反應的進行，氣體的密度在不斷改變，當容器內混合氣體的密度不變時，反應達平衡狀態，D不符合題意；1 mol N—H鍵斷裂的同時，生成1 mol O—H鍵，雖然數值之比等于化學計量數之比，但反應進行的方向相同，不能確定反應達平衡狀態，E符合題意。
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10.(6分)隨著氮氧化物對環境及人類活動影響的日趨嚴重，如何消除大氣污染物中的氮氧化物成為人們關注的主要問題之一，利用NH3的還原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反應如下:4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(l)　ΔH<0。
(2)已知該反應速率v正=k正·c4(NH3)·c6(NO)，v逆=k逆·cx(N2)·cy(H2O)(k正、k逆分別是正、逆反應速率常數)，該反應的平衡常數K=，則x=　 ，y=　 。
5
0
解析:已知該反應速率v正=k正·c4(NH3)·c6(NO)，v逆=k逆·cx(N2)·cy(H2O)(k正、k逆分別是正、逆反應速率常數)，該反應的平衡常數K==，與反應方程式得出的平衡常數K=進行對照，可確定x=5，y=0。
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11.(4分)接觸法制硫酸生產中的關鍵工序是SO2的催化氧化:
SO2(g)+O2(g) SO3(g)　ΔH=-98 kJ·mol-1，將組成(物質的量分數)為2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的混合氣體通入反應器，在溫度t，壓強p條件下進行反應。
平衡時若SO2轉化率為α，則SO3的壓強為　　 　　，平衡常數
Kp=　　　 　(以分壓表示，分壓=總壓×物質的量分數)。
·p
　
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解析:設通入的SO2、O2和N2共100 mol，利用三段式法進行計算:
平衡時氣體的總物質的量為(3m+q-mα)mol，則p(SO2)=p，p(O2)=p，p(SO3)=p，因3m+q=100，Kp=，代入計算得Kp=。
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12.(6分)銀及其化合物在催化與電化學等領域中具有重要應用。
(1)一定條件下，在銀催化劑表面存在反應:2Ag2O(s) 4Ag(s)+O2(g)，該反應平衡時體系的壓強(pc)與溫度(T)的關系如表:
已知:在平衡體系中，用氣體物質的分壓替換濃度計算得到的平衡常數稱為壓強平衡常數，用Kp表示。氣體物質X的分壓p(X)=×p總。401 K時，該反應的壓強平衡常數Kp=　　 kPa。
T/K 401 443 463
pc/kPa 10 51 100
解析:401 K時，該反應的壓強平衡常數Kp=p(O2)=10 kPa；
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12.(6分)銀及其化合物在催化與電化學等領域中具有重要應用。
(2)某溫度下，向恒容容器中加入Ag2O，分解過程中反應速率v(O2)與壓強p的關系為v(O2)=k，k為速率常數(一定溫度下，k為常數)。當固體質量減少4%時，逆反應速率最大。當轉化率為14.5%時，v(O2)=　　　　(用k表示)。
解析:設起始時恒容容器中加入Ag2O的質量為m g，當固體質量減少4%時，逆反應速率最大，即達到平衡狀態，生成n(O2)== mol，反應2Ag2O(s) 4Ag(s)+O2(g)，若轉化率為14.5%時生成n(O2)=× mol，即
==，則v(O2)=k=k=0.75k。
0.75k
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13.(8分)(2025·寧波高二期末)將二氧化碳轉化為綠色液體燃料甲醇是實現碳中和的一個重要途徑。甲醇的制備原理為CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49 kJ·mol-1。 已知反應CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的v正=
k正·p(CO2)·p3(H2)，v逆=k逆·p(CH3OH)·p(H2O)，其中k正、k逆分別為正、逆反應速率常數，p為氣體分壓(分壓=總壓×物質的量分數)。在540 K下，按初始投料比n(CO2)∶n(H2)=3∶1、n(CO2)∶n(H2)=1∶1、n(CO2)∶n(H2)=1∶3，得到不同壓強條件下H2的平衡轉化率關系圖:
(1)a、b、c各曲線所表示的投料比由大到小
的順序為　　 　 (用字母表示)。
a>b>c
解析:相同溫度、壓強下，二氧化碳與氫氣的物質的量比越小，氫氣轉化率越小，a、b、c各曲線所表示的投料比由大到小的順序為a>b>c。
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13.(8分)(2025·寧波高二期末)將二氧化碳轉化為綠色液體燃料甲醇是實現碳中和的一個重要途徑。甲醇的制備原理為CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49 kJ·mol-1。 已知反應CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的v正=
k正·p(CO2)·p3(H2)，v逆=k逆·p(CH3OH)·p(H2O)，其中k正、k逆分別為正、逆反應速率常數，p為氣體分壓(分壓=總壓×物質的量分數)。在540 K下，按初始投料比n(CO2)∶n(H2)=3∶1、n(CO2)∶n(H2)=1∶1、n(CO2)∶n(H2)=1∶3，得到不同壓強條件下H2的平衡轉化率關系圖:
(2)N點在b曲線上，540 K時的壓強平衡常數Kp=　　　(MPa)-2(用平衡分壓代替平衡濃度計算)。
0.5
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
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3
解析:N點在b曲線上，二氧化碳與氫氣的物質的量比為1∶1，
540 K時的壓強平衡常數Kp==0.5(MPa)-2。
1
2
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13.(8分)(2025·寧波高二期末)將二氧化碳轉化為綠色液體燃料甲醇是實現碳中和的一個重要途徑。甲醇的制備原理為CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49 kJ·mol-1。 已知反應CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的v正=
k正·p(CO2)·p3(H2)，v逆=k逆·p(CH3OH)·p(H2O)，其中k正、k逆分別為正、逆反應速率常數，p為氣體分壓(分壓=總壓×物質的量分數)。在540 K下，按初始投料比n(CO2)∶n(H2)=3∶1、n(CO2)∶n(H2)=1∶1、n(CO2)∶n(H2)=1∶3，得到不同壓強條件下H2的平衡轉化率關系圖:
(3)540 K條件下，測得某時刻p(CO2)=0.2 MPa、
p(H2)=0.4 MPa、p(CH3OH)=p(H2O)=0.1 MPa，此時=　　　(保留兩位小數)。
0.64
1
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4
5
6
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8
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3
解析:540 K條件下，=Kp=0.5，某容器測得某時刻p(CO2)=0.2 MPa，p(H2)=0.4 MPa，p(CH3OH)=p(H2O)=0.1 MPa， ==0.5×=0.64。課時跟蹤檢測(十一)　速率常數與壓強平衡常數
一、選擇題
1.順 1,2 二甲基環丙烷和反 1,2 二甲基環丙烷可發生如圖轉化:。該反應的速率方程可表示為v(正)=k(正)·c(順)和v(逆)=k(逆)·c(反);k(正)和k(逆)分別稱作正、逆反應速率常數,它們受溫度和催化劑影響。下列說法正確的是 (　　)
A.某溫度時,該反應的平衡常數可表示為K=
B.正、逆反應速率常數改變,平衡常數也一定會隨之改變
C.若升高溫度,平衡逆向移動,則說明正反應的活化能高于逆反應的活化能
D.催化劑改變反應速率但不影響平衡,說明催化劑同等程度改變k(正)和k(逆)
2.(2025·亳州期中檢測)250 ℃時,將一定量的碳酸氫鈉固體置于真空容器中分解,達平衡時,測得體系內總壓強為p。則下列敘述正確的是 (　　)
A.當體系內二氧化碳的物質的量分數不變時,反應達到平衡狀態
B.平衡后,繼續添加碳酸氫鈉,平衡右移,K增大
C.向平衡體系中加入等量的CO2(g)、H2O(g),平衡左移,K不變
D.250 ℃時,該反應的化學平衡常數Kp為p2
3.(2025·福州期末)已知總反應:2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g)　ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)的速率方程為{v=k·c2(NO)·c(Br2),k為速率常數},該反應機理可分為兩步:
①NO(g)+Br2(g)NOBr2(g)　快 　
②NOBr2(g)+NO(g)2NOBr(g)　慢
[速率方程v=k1·c(NO)·c(NOBr2),k1為速率常數,該反應速率近似認為是總反應的速率]。下列敘述正確的是 (　　)
A.k=
B.當v(Br2)正=2v(NOBr)逆時,總反應達到平衡
C.總反應中生成物的總鍵能比反應物的總鍵能大a kJ·mol-1
D.恒容時,增大Br2(g)的濃度能增加單位體積內活化分子的百分數,加快反應速率
4.為減少對環境造成的影響,發電廠試圖將廢氣中的CO進行合理利用,以獲得重要工業產品。研究發現Cl2與CO合成COCl2的反應機理如下:
①Cl2(g)2Cl·(g)快;
②CO(g)+Cl·(g)COCl·(g)快;
③COCl·(g)+Cl2(g)COCl2(g)+Cl·(g)慢。
反應②的速率方程v正=k正c(CO)×c(Cl·),v逆=k逆c(COCl·)、k正、k逆是速率常數。
下列說法錯誤的是 (　　)
A.反應②的平衡常數K=
B.反應①和②的活化能均大于反應③的活化能
C.要提高合成COCl2的速率,關鍵是提高反應③的速率
D.使用合適的催化劑不能增大平衡時COCl2(g)的體積分數
5.(2025·貴陽階段檢測)一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應:C(s)+CO2(g)2CO(g)。平衡時,體系中氣體體積分數與溫度的關系如圖所示:
已知:氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)×體積分數。下列說法正確的是 (　　)
A.550 ℃時,反應達平衡時,若充入惰性氣體,v正、v逆均減小,平衡不移動
B.650 ℃時,反應達平衡后CO2的轉化率為25.0%
C.T ℃時,反應達平衡時,若充入等體積的CO2和CO,平衡向逆反應方向移動
D.925 ℃時,用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數Kp=24.0p總
6.T ℃時,將0.10 mol N2O4氣體充入1 L剛性密閉容器中發生反應N2O4(g)2NO2(g),NO2(g)、N2O4(g)的濃度隨時間的變化關系如圖,已知兩物質的消耗速率與各自的分壓有如下關系:v(N2O4)=k1·p(N2O4),v(NO2)=k2·p2(NO2),k1、k2為速率常數。已知Kp=,p表示對應物質的分壓,下列說法正確的是 (　　)
A.若v(N2O4)∶v(NO2)=1∶2時,說明該反應達到平衡狀態
B.a點:反應物和生成物濃度相等,所以v正=v逆
C.該溫度下反應的平衡常數Kp與k1、k2間的關系為Kp·k2=k1
D.若反應開始時總壓為p,則反應2NO2(g)N2O4(g)的壓強平衡常數為
二、非選擇題
7.(6分)已知反應3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)生成CH3OCH3的初始速率與CO、H2的初始濃度的關系為v=k·cx(CO)·cy(H2),k是速率常數。在800 ℃時測得的相關數據如表所示。
實驗 編號 初始濃度 生成CH3OCH3 的初始速率/(mol·L-1·s-1)
c(CO)/ (mol·L-1) c(H2)/ (mol·L-1)
1 2.00×10-3 2.00×10-3 3.2×10-3
2 1.00×10-3 5.00×10-3 2.0×10-3
3 2.00×10-3 3.00×10-3 4.8×10-3
請回答:
(1)800 ℃時,k的值為　　　　(只寫數值,不寫單位)。
(2)若800 ℃時,初始濃度c(CO)=c(H2)=3.00×10-3mol·L-1,則生成CH3OCH3的初始速率為　　　　 mol·L-1·s-1。
8.(3分)設為相對壓力平衡常數,其表達式寫法:在濃度平衡常數表達式中,用相對分壓代替濃度。氣體的相對分壓等于其分壓(單位為kPa)除以p0(p0=100 kPa)。在某溫度下,原料組成n(CO)∶n(NO)=1∶1,發生反應:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g),初始總壓為100 kPa的恒容密閉容器中進行上述反應,體系達到平衡時N2的分壓為20 kPa,則該反應的相對壓力平衡常數=　　　　　。
9.(6分)(1)已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),且該反應的v正=k正·c(N2)·c3(H2),v逆=k逆·c2(NH3),則反應N2(g)+H2(g)NH3(g)的平衡常數K=　　　　　 (用k正和k逆表示)。
(2)500 ℃時,向容積為2 L的密閉容器中通入1 mol N2和3 mol H2,模擬合成氨的反應,容器內的壓強隨時間的變化如下表所示:
時間/min 0 10 20 30 40 +∞
壓強/MPa 20 17 15 13.2 11 11
①達到平衡時N2的轉化率為　　　　　 。
②用壓強表示該反應的平衡常數Kp=　　　　 (Kp等于平衡時生成物分壓冪的乘積與反應物分壓冪的乘積的比值,某物質的分壓等于總壓×該物質的物質的量分數)。
10.(6分)隨著氮氧化物對環境及人類活動影響的日趨嚴重,如何消除大氣污染物中的氮氧化物成為人們關注的主要問題之一,利用NH3的還原性可以消除氮氧化物的污染,其中除去NO的主要反應如下:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)　ΔH<0。
(1)一定溫度下,在恒容密閉容器中按照n(NH3)∶n(NO)=2∶3充入反應物,發生上述反應。下列不能判斷該反應達到平衡狀態的是　　　　　 (填字母)。
A.c(NH3)∶c(NO)=2∶3
B.n(NH3)∶n(N2)不變
C.容器內壓強不變
D.容器內混合氣體的密度不變
E.1 mol N—H鍵斷裂的同時,生成1 mol O—H鍵
(2)已知該反應速率v正=k正·c4(NH3)·c6(NO),v逆=k逆·cx(N2)·cy(H2O)(k正、k逆分別是正、逆反應速率常數),該反應的平衡常數K=,則x=　　　　,y=　　　　。
11.(4分)接觸法制硫酸生產中的關鍵工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+O2(g)SO3(g)　ΔH=-98 kJ·mol-1,將組成(物質的量分數)為2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的混合氣體通入反應器,在溫度t,壓強p條件下進行反應。平衡時若SO2轉化率為α,則SO3的壓強為　　　,平衡常數Kp=　　　　(以分壓表示,分壓=總壓×物質的量分數)。
12.(6分)銀及其化合物在催化與電化學等領域中具有重要應用。
(1)一定條件下,在銀催化劑表面存在反應:2Ag2O(s)4Ag(s)+O2(g),該反應平衡時體系的壓強(pc)與溫度(T)的關系如表:
T/K 401 443 463
pc/kPa 10 51 100
已知:在平衡體系中,用氣體物質的分壓替換濃度計算得到的平衡常數稱為壓強平衡常數,用Kp表示。氣體物質X的分壓p(X)=×p總。401 K時,該反應的壓強平衡常數Kp=　　　　　　 kPa。
(2)某溫度下,向恒容容器中加入Ag2O,分解過程中反應速率v(O2)與壓強p的關系為v(O2)=k,k為速率常數(一定溫度下,k為常數)。當固體質量減少4%時,逆反應速率最大。當轉化率為14.5%時,v(O2)=　　　　　(用k表示)。
13.(8分)(2025·寧波高二期末)將二氧化碳轉化為綠色液體燃料甲醇是實現碳中和的一個重要途徑。甲醇的制備原理為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49 kJ·mol-1。 已知反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的v正=k正·p(CO2)·p3(H2),v逆=k逆·p(CH3OH)·p(H2O),其中k正、k逆分別為正、逆反應速率常數,p為氣體分壓(分壓=總壓×物質的量分數)。在540 K下,按初始投料比n(CO2)∶n(H2)=3∶1、n(CO2)∶n(H2)=1∶1、n(CO2)∶n(H2)=1∶3,得到不同壓強條件下H2的平衡轉化率關系圖:
(1)a、b、c各曲線所表示的投料比由大到小的順序為　　　　 (用字母表示)。
(2)N點在b曲線上,540 K時的壓強平衡常數Kp=　　　　(MPa)-2(用平衡分壓代替平衡濃度計算)。
(3)540 K條件下,測得某時刻p(CO2)=0.2 MPa、p(H2)=0.4 MPa、p(CH3OH)=p(H2O)=0.1 MPa,此時=　　　　(保留兩位小數)。
課時跟蹤檢測(十一)
1.選D　平衡時正逆反應速率相等,K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比,v(正)=k(正)·c(順)= v(逆)=k(逆)·c(反),則K=,故A錯誤;k(正)和k(逆)受溫度和催化劑等影響,K只受溫度的影響,則正、逆反應速率常數改變,平衡常數不一定變化,故B錯誤;若升高溫度,平衡逆向移動,正反應為放熱反應,則正反應的活化能小于逆反應的活化能,故C錯誤;催化劑可以改變反應速率但不影響平衡,因催化劑同等程度改變k(正)和k(逆),故D正確。
2.選C　該反應屬于固體分解反應,混合氣體中CO2的體積分數恒為50%,故混合氣體中CO2的體積分數不變,不能說明反應達到平衡狀態,故A錯誤;碳酸氫鈉是固體,且根據化學平衡常數K=c(CO2)·c(H2O),溫度不變平衡常數不變,故B錯誤;向平衡體系中加入等量的CO2(g)、H2O(g),生成物濃度增大平衡左移,但溫度不變K不變,故C正確;反應達平衡時體系的總壓強為p,則p(CO2)=p(H2O)=,故該溫度下化學平衡常數為,故D錯誤。
3.選C　反應2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g)可由反應①+②得到,由于①反應快,反應速率由②決定,由K=可得c(NOBr2)=K×c(NO)·c(Br2),將其代入v=k1·c(NO)·c(NOBr2),得出v=k1Kc2(NO)·c(Br2),即可得出k=k1·K,A錯誤;反應平衡時正逆反應速率相等,則2v(Br2)正=v(NOBr)逆,B錯誤;正反應放熱,斷裂化學鍵吸收的能量小于形成化學鍵放出的能量,則生成物的總鍵能比反應物的總鍵能大a kJ·mol-1,C正確;增大濃度,單位體積活化分子數增大,但其百分數不變,D錯誤。
4.選B　反應②存在v正=k正c(CO)×c(Cl·),v逆=k逆c(COCl·),平衡時正逆反應速率相等,則K=,A正確;活化能越小,反應速率越快,則反應①和②的活化能小于反應③的活化能,B錯誤;慢反應決定整個反應速率,要提高合成COCl2的速率,關鍵是提高反應③的速率,C正確;催化劑不影響平衡移動,則選擇合適的催化劑能加快該反應的速率,而平衡不移動則COCl2的體積分數不變,D正確。
5.選B　恒溫恒壓條件下,當550 ℃時,若充入惰性氣體,引起體積增大,使得各氣體反應物濃度減小,引起反應速率減慢,因此v正、v逆均減小;恒溫恒壓條件下,充入與反應無關的氣體,等效于減壓,已知該反應正向是一個氣體分子數增大的反應,減小壓強,化學平衡向正反應方向移動,故A錯誤;根據圖像可知在650 ℃時,反應達平衡后CO的體積分數是40%,則CO2的體積分數為60%,假設平衡時總物質的量是1 mol,則反應生成n(CO)=0.4 mol,n(CO2)=0.6 mol,根據方程式可知Δn(CO)=2Δn(CO2),因此反應消耗的二氧化碳的物質的量Δn(CO2)==0.2 mol,因此α(CO2)=×100%=×100%=25.0%,故B正確;T ℃時,平衡時CO2和CO的體積分數都是50%,若充入等體積的CO2和CO,化學平衡不移動,故C錯誤;925 ℃時,反應達平衡后CO的體積分數是96%,則CO2的體積分數為4%,根據恒溫恒壓條件下,氣體的體積之比等于物質的量之比,因此化學平衡常數Kp==(0.96p總)2÷(0.04p總)=23.04p總,故D錯誤。
6.選D　沒有說明正逆反應方向,故不能說明反應達到平衡狀態,故A錯誤;a點表示反應物和生成物濃度相等,但此時反應沒有達到平衡,故v正≠v逆,故B錯誤;v(N2O4)=k1·p(N2O4),v(NO2)=k2·p2(NO2),當消耗速率v(NO2)=2v(N2O4),反應達到平衡,即k2·p2(NO2)=2k1·p(N2O4),有==Kp,即Kp·k2=2k1,故C錯誤;容器體積為1 L,由圖像可知,平衡時n(N2O4)=0.04 mol,n(NO2)=0.12 mol,容器恒容,物質的量之比等于壓強之比,平衡時壓強為1.6p,Kp===,D正確。
7.解析:(1)對比實驗1和3,CO濃度相同,實驗3中H2濃度為實驗1的1.5倍,實驗3的速率是實驗1的1.5倍,則y=1;v=k·cx(CO)·c(H2),將實驗1和實驗2的數據代入得3.2×10-3=k×(2.00×10-3)x×2.00×10-3、2.0×10-3=k×(1.00×10-3)x×5.00×10-3,解得k=4×105、x=2;(2)由(1)知,v=4×105c2(CO)·c(H2),當初始濃度c(CO)=c(H2)=3.00×10-3 mol·L-1時,生成CH3OCH3的初始速率為4×105×(3.00×10-3)2×3.00×10-3=1.08×10-2 mol·L-1·s-1。
答案:(1)4×105　(2)1.08×10-2
8.解析:恒容容器中壓強之比等于氣體的物質的量之比,所以可用壓強代替物質的量來進行三段式的計算,根據題意有:
　 　　 2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)
起始/kPa　50　　　50　　　0　　　0
轉化/kPa　40　　　40　　　20　　40
平衡/kPa　10　　　10　　　20　　40
所以==320。
答案:320
9.解析:(1)已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),且該反應的v正=k正·c(N2)·c3(H2),v逆=k逆·c2(NH3),則反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的化學平衡常數K1==,則反應N2(g)+H2(g) NH3(g)的平衡常數K==。
(2)設平衡時轉化氮氣的物質的量為x,列三段式:
恒溫恒容下,氣體的壓強之比等于物質的量之比,則=,解得x=0.9,①達到平衡時N2的轉化率為×100%=90%;
②平衡時氮氣為0.1 mol,氫氣為0.3 mol,氨氣為1.8 mol,分壓p=p總×,p總=11 MPa,n(總)=2.2 mol;p(NH3)= 11 MPa ×=9 MPa;p(N2)= 11 MPa ×=0.5 MPa;p(H2)=11 MPa ×=1.5 MPa;代入該反應的平衡常數Kp==48(MPa)-2。
答案:(1)　(2)①90%?、?8(MPa)-2
10.解析:(1)因為NH3與NO的起始投入量之比為2∶3,變化量之比為2∶3,所以在反應進行的任意階段,都存在c(NH3)∶c(NO)=2∶3,反應不一定達平衡狀態,A符合題意;隨著反應的進行,n(NH3)不斷減小,n(N2)不斷增大,當n(NH3)∶n(N2)不變時,反應達平衡狀態,B不符合題意;反應前后氣體的分子數不等,隨著反應的進行,容器內的壓強不斷發生改變,當容器內壓強不變時,反應達平衡狀態,C不符合題意;反應生成物H2O呈液態,隨著反應的進行,氣體的密度在不斷改變,當容器內混合氣體的密度不變時,反應達平衡狀態,D不符合題意;1 mol N—H鍵斷裂的同時,生成1 mol O—H鍵,雖然數值之比等于化學計量數之比,但反應進行的方向相同,不能確定反應達平衡狀態,E符合題意。
(2)已知該反應速率v正=k正·c4(NH3)·c6(NO),v逆=k逆·cx(N2)·cy(H2O)(k正、k逆分別是正、逆反應速率常數),該反應的平衡常數K==,與反應方程式得出的平衡常數K=進行對照,可確定x=5,y=0。
答案:(1)AE　 (2)5　0
11.解析:設通入的SO2、O2和N2共100 mol,利用三段式法進行計算:
平衡時氣體的總物質的量為(3m+q-mα)mol,則p(SO2)=p,p(O2)=p,p(SO3)=p,因3m+q=100,Kp=,代入計算得Kp=。　
答案:·p　　
12.解析:(1)401 K時,該反應的壓強平衡常數Kp=p(O2)=10 kPa;(2)設起始時恒容容器中加入Ag2O的質量為m g,當固體質量減少4%時,逆反應速率最大,即達到平衡狀態,生成n(O2)== mol,反應2Ag2O(s) 4Ag(s)+O2(g),若轉化率為14.5%時生成n(O2)=× mol,即==,則v(O2)=k=k=0.75k。
答案:(1)10　(2)0.75k
13.解析:(1)相同溫度、壓強下,二氧化碳與氫氣的物質的量比越小,氫氣轉化率越小,a、b、c各曲線所表示的投料比由大到小的順序為a>b>c。
(2)N點在b曲線上,二氧化碳與氫氣的物質的量比為1∶1,
540 K時的壓強平衡常數
Kp==0.5(MPa)-2。
(3)540 K條件下,=Kp=0.5,某容器測得某時刻p(CO2)=0.2 MPa,p(H2)=0.4 MPa,p(CH3OH)=p(H2O)=0.1 MPa, ==0.5×=0.64。
答案:(1)a>b>c　(2)0.5　(3)0.64
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