热点专项练10 化学反应速率常数及其应用1.(2021湖北模拟)利用CO生产甲醇的反应为2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)。在密闭容器中按物质的量之比为2∶1充入H2和CO,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图所示。已知:①v(正)=k(正)·x(CO)·x2(H2),v(逆)=k(逆)·x(CH3OH),其中v(正)、v(逆)为正、逆反应速率,k(正)、k(逆)为速率常数,x为各组分的体积分数。②Kp为以分压表示的平衡常数,气体分压=气体总压×体积分数。下列相关说法错误的是( )A.该反应的ΔH<0B.B点与C点的平衡常数关系为KB=KCC.增大体系压强,k(正)-k(逆)的值将增大D.C点对应的平衡常数Kp=2.(2021江苏七市三模)某科研小组研究臭氧氧化—碱吸收法脱除NO工艺,相关反应如下:①NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g) ΔH=-200.9kJ·mol-1②2O3(g)3O2(g) ΔH=-288.8kJ·mol-1③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=akJ·mol-1已知反应①v(正)=k(正)·c(NO)·c(O3),v(逆)=k(逆)·c(NO2)·c(O2),k(正)、k(逆)为速率常数,受温度影响。其他条件不变,每次向反应器中充入0.5molNO和1.0molO3,在不同温度下反应。测得相同时间内,体系中NO的体积分数[φ(NO)]随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )A.a=+113B.升高温度,k(正)、k(逆)增大,减小C.延长反应时间,可使φ(NO)由M点移到N点D.用碱液吸收、增大反应器的容积均可提高NO的转化率3.已知2NO+2H22H2O+N2的速率方程为v(正)=k(正)·cα(NO)·cβ(H2),在800℃下测定了不同初始浓度及正反应速率的关系,数据如表,则下列说法正确的是( )\n实验v(正)111v2214v3122v42x16vA.α、β的值分别为1、2B.表中的x为4C.降低温度,k(正)可能增大D.若v(逆)=k(逆)·c2(H2O)·c(N2),则K=4.(2021山东济宁二模)在温度500K时,向盛有食盐的恒容密闭容器中加入NO2、NO和Cl2,发生如下两个反应:Ⅰ.2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) ΔH1Ⅱ.2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) ΔH2(1)关于恒温恒容密闭容器中进行的反应Ⅰ和Ⅱ的下列说法中,正确的是 (填字母)。 a.ΔH1和ΔH2不再变化,说明反应达到平衡状态b.反应体系中混合气体的颜色保持不变,说明反应Ⅰ达到平衡状态c.同等条件下,反应Ⅰ的速率远远大于反应Ⅱ,说明反应Ⅰ的活化能小,ΔH1<ΔH2(2)若向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2发生反应Ⅱ,起始总压为p。10分钟后达到平衡,用ClNO(g)表示平均反应速率v平(ClNO)=0.008mol·L-1·min-1。则NO的平衡转化率α= ;该反应的平衡常数Kp= (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。 (3)反应Ⅱ在一定条件下能自发进行,则ΔH2 (填“>”或“<”)0。假设反应Ⅱ的速率方程为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NO平衡转化率,α'为某时刻NO转化率,n为常数。在α'=0.8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,T<Tm时,v逐渐提高;T>Tm后,v逐渐下降。原因是 。 参考答案\n热点专项练10 化学反应速率常数及其应用1.C 解析从图像上可以看出温度越高,甲醇的体积分数越小,说明升温,平衡逆向移动,该反应的ΔH<0,A项正确;B点与C点温度相同,平衡常数相等,B项正确;速率常数只与温度有关,温度不变,k(正)、k(逆)都不变,k(正)-k(逆)的值也不变,C项错误;C点时,甲醇的体积分数是50%,设起始时加入的H2和CO的物质的量为2mol、1mol,则列三段式: 2H2 + COCH3OH初始/mol210转化/mol2xxx平衡/mol2-2x1-xx甲醇的体积分数==50%,x=0.75mol,平衡常数Kp=,D项正确。2.B 解析根据勒·夏特列原理可知,反应③=2×反应①-反应②,故ΔH3=2×(-200.9kJ·mol-1)-(-288.8kJ·mol-1)=-113kJ·mol-1,即a=-113,A错误;升高温度,正逆反应速率均增大,故k(正)、k(逆)增大,反应达到平衡时,v(正)=v(逆),即k(正)·c平(NO)·c平(O3)=k(逆)·c平(NO2)·c平(O2),则=K,由图像可知,升高温度,NO的体积分数增大,说明平衡逆向移动,正反应是一个放热反应,故升高温度,K减小,B正确;延长反应时间,化学平衡不移动,故延长时间,不可使φ(NO)由M点移到N点,C错误;用碱液吸收NO2能使平衡正向移动,NO的转化率增大,由于反应前后气体的体积不变,故增大反应器的容积,平衡不移动,不可提高NO的转化率,D错误。3.B 解析比较表中1、2两组的数据可知,NO浓度变为原来的2倍,反应速率变为原来的4倍,故α=2,1、3两组数据可知,H2的浓度变为原来的2倍,反应速率变为原来的2倍,故β=1,A错误;根据A的分析可知,α=2,β=1,结合v(正)=k(正)·cα(NO)·cβ(H2)和表中数据可知,表中的x为4,B正确;降低温度,反应速率减慢,故k(正)不可能增大只能减小,C错误;若v(逆)=k(逆)·c2(H2O)·c(N2),平衡时v(正)=v(逆),即k(正)·(NO)·c平(H2)=k(逆)·(H2O)·c平(N2),则K=,D错误。4.答案(1)b (2)80% (3)< 升高温度,k增大使v逐渐提高,但α降低使v逐渐下降。T<Tm时,k增大对v的提高大于α引起的降低;T>Tm后,k增大对v的提高小于α引起的降低\n解析(1)反应热仅与反应物和反应产物有关,为定值,故ΔH1、ΔH2不变,不能判断是否达到平衡状态,a错误;颜色不变说明气体的浓度不变,是反应Ⅰ达到平衡的标志,b正确;同等条件下,反应Ⅰ的速率大,说明活化能小,但不能确定反应热的相对大小,c错误。(2)v==0.008mol·L-1·min-1,|Δc(ClNO)|=0.008mol·L-1·min-1×10min=0.08mol·L-1,|Δn(ClNO)|=0.08mol·L-1×2L=0.16mol,列出三段式: 2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)起始/mol0.20.10转化/mol0.160.080.16平衡/mol0.040.020.16NO的平衡转化率α=×100%=80%。恒温恒容条件下,压强之比等于物质的量之比,,所以平衡时总压p平=p,因为分压=总压×物质的量分数,平衡时各气体的分压:p平(NO)=p=p,p平(Cl2)=p=p,p平(ClNO)=p=p,则Kp=。(3)自发反应满足ΔH-TΔS<0,该反应ΔS<0,在一定条件下能自发进行必定要求ΔH2<0。反应Ⅱ是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,转化率降低,由题中信息可知,升高温度,k增大使v逐渐提高,但α降低使v逐渐下降。T<Tm时,k增大对v的提高大于α引起的降低;T>Tm后,k增大对v的提高小于α引起的降低。
