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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CH COCH ＋I ―→CH COCH I＋HI的速
3 3 2 3 2
率方程为v＝kcm(CH COCH )cn(I )，其半衰期(当剩余反应物恰好是起始的一半时
3 3 2
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(CH COCH )/mol·L－1 c(I )/mol·L－1 /10－3 mol·L－1·min－1
3 3 2 v
0.25 0.050 1.4
0.50 0.050 2.8
1.00 0.050 5.6
0.50 0.100 2.8
下列说法正确的是( )
A．速率方程中的m＝1、n＝1
B．该反应的速率常数k＝2.8×10－3 min－1
C．增大I 的浓度，反应的瞬时速率加快
2
D．在过量的I 存在时，反应掉87.5%的CH COCH 所需的时间是375 min
2 3 3
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(CH COCH )，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
3 3
和第四组数据分析可知，当其他条件不变时，增大I 的浓度，反应的瞬时速率不变
2
C选项错误；存在过量的I 时，反应掉87.5%可以看作经历3个半衰期，即50%＋
2
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H (g)＋I (g)2HI(g) ΔH<0，实验测得v ＝v(H ) ＝v(I )
2 2 正 2 消耗 2 消耗
＝k c(H )·c(I )；v ＝v(HI) ＝k c2(HI)。k 、k 为速率常数，受温度影响。下列
正 2 2 逆 消耗 逆 正 逆
说法正确的是( )
物质的起始浓度/(mol/L) 物质的平衡浓度/(mol/L)
容器
c(H ) c(I ) c(HI) c(I )
2 2 2
Ⅰ(恒容) 0.1 0.1 0 0.07
Ⅱ(恒压) 0 0 0.8
A.平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶1
B．平衡时，容器Ⅱ中c(I )＞0.28 mol/L
2C．t ℃吋，反应H (g)＋I (g)2HI(g)的平衡常数为K＝
2 2
D．平衡时，向容器Ⅰ中再通入0.1 mol H 、0.1 mol I 和0.2 mol HI，此时 ＞
2 2 v正 v
逆
答案 C
解析 H (g)＋I (g)2HI(g)，反应前后气体分子总数不变，容器Ⅰ、Ⅱ等温等
2 2
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(I )＝0.07 mol/L，Ⅱ中c(I )
2 2
＝0.28 mol/L，B 错误；平衡时， ＝ ，已知 ＝ (H ) ＝ (I ) ＝k
v正 v逆 v正 v 2 消耗 v 2 消耗 正
c(H )·c(I )； ＝ (HI) ＝k c2(HI)，则平衡时， k c(H )·c(I )＝k c2(HI)，则t ℃
2 2 v逆 v 消耗 逆 正 2 2 逆
吋，反应H (g)＋I (g)2HI(g)的平衡常数为：K＝， K＝，则C正确；平衡时，向容
2 2
器Ⅰ中再通入0.1 mol H 、0.1 mol I 和0.2 mol HI，等效于增压，则平衡不移动，此
2 2
时 ＝ ，D错误。
v正 v逆
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)＋O (g)2NO (g) ΔH，该反应的
2 2
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)N O (g) ＝k c2(NO)
2 2 v1正 1正
＝k c(N O )
v1逆 1逆 2 2
②N O (g)＋O (g)2NO (g)
2 2 2 2
＝k c(N O )·c(O ) ＝k c2(NO )
v2正 2正 2 2 2 v2逆 2逆 2
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E —E
5 3
B．一定温度下，2NO(g)＋O (g)2NO (g)平衡常数表达式K＝
2 2
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O 混合反应(忽略2NO N O )，NO的
2 2 2 4平衡转化率为40%时，该反应的平衡常数K ＝ kPa－1
p
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 E —E ，故 A 错误；2NO(g)＋
4 2
O (g)2NO (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
2 2
等，即k c2(NO)＝k c(N O )，所以K ＝＝，同理可得反应②的平衡常数K ＝＝，
1正 1逆 2 2 1 2
所以K＝K ·K ＝，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，
1 2
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O
2
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(O )＝32 kPa，p(NO )＝16 kPa，K
2 2 p
＝＝＝(kPa－1)，故D错误。
4．(2020·广东梅州高三模拟)经最新研究发现，NO 和SO 是形成雾霾天气的
x x
主要原因之一，因此研究NO 、SO 等大气污染物的妥善处理具有重要意义。
x x
T 温 度 时 在 容 积 为 2 L 的 恒 容 密 闭 容 器 中 发 生 反 应 ： 2NO(g) ＋
1
O (g)2NO (g) ΔH＜0。实验测得：v ＝v (NO)＝2v (O )＝k
2 2 正 消耗 消耗 2 正
c2(NO)·c(O )，v ＝v (NO )＝k c2(NO )，k 、k 为速率常数只受温度影响。不同
2 逆 消耗 2 逆 2 正 逆
时刻测得容器中n(NO)、n(O )如表：
2
时间/s 0 1 2 3 4 5
n(NO)/mol 1 0.6 0.4 0.2 0.2 0.2
n(O )/mol 0.6 0.4 0.3 0.2 0.2 0.2
2
(1)0～2 s内该反应的平均速率 (NO )＝________ mol/(L·s)。
v 2
(2)T 温度时，上述反应的化学平衡常数K＝________。
1
(3)若将容器的温度改变为 T 时 k ＝k ，则 T ________T (填“>”“<”或
2 正 逆 1 2
“＝”)。
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 (NO)＝＝0.15 mol·L－
v1·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 (NO )＝ (NO)
v 2 v
＝0.15 mol·L－1·s－1。
(2)由表中数据，可知c(NO) ＝＝0.5 mol·L－1，c(O ) ＝＝0.3 mol·L－1，平衡
起始 2 起始
时，c(NO)＝c(O )＝＝0.1 mol·L－1，c(NO )＝＝0.4 mol·L－1，利用三段式计算平衡常
2 2
数：
K＝＝＝160 (mol·L－1)－1
(3)若将容器的温度改变为T 时其k ＝k ，则K＝1＜160，因反应2NO(g)＋
2 正 逆
O (g)2NO (g) ΔH＜0，K值减小，则对应的温度增大，即T ＞T 。
2 2 2 1
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(NO )、CO、SO 等。化学在解决雾霾污染问题中有着重要的作用。
x 2
若反应2NO(g)＋2CO(g)N (g)＋2CO (g)的正、逆反应速率分别可表示为
2 2 v
＝k c2(NO)·c2(CO)； ＝k c(N )·c2(CO )，k 、k 分别为正、逆反应速率常数，c
正 正 v逆 逆 2 2 正 逆
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CO 的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
2
(1)a点时， ∶ ＝________。
v逆 v正
(2)测得平衡时体系压强为p，K 为用气体分压表示的平衡常数，分压＝总压×
p
物质的量分数，则平衡常数K ＝________(用含p的式子表示)。
p
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CO 的物质的量浓度相等，即4－x＝x，解得x＝2；
2
平衡时有：
根据平衡时的三段式及平衡时 ＝ 可算出＝＝＝40，则a点时 ∶ ＝
v逆 v正 v逆 v正
k c(N )·c2(CO )∶[k c2(NO)·c2(CO)]＝＝×＝；
逆 2 2 正
(2)平衡时体系压强为p，K 为用气体分压表示的平衡常数，物质的总浓度为
p
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
K ＝＝＝。
p
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)＋O (g)2NO (g)的速
2 2
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)＋O (g)2NO (g)的反应历程分两步：
2 2
Ⅰ.2NO(g)N O (g)(快)； ＝k ·c2(NO)； ＝k ·c(N O ) ΔH ＜0
2 2 v1正 1正 v1逆 1逆 2 2 1
Ⅱ.N O (g)＋O (g)===2NO (g)(慢)； ＝k ·c(N O )·c(O )； ＝k ·c2(NO )
2 2 2 2 v2正 2正 2 2 2 v2逆 2逆 2
ΔH ＜0
2
请回答下列问题：
(1)一定温度下，反应2NO(g)＋O (g)2NO (g)达到平衡状态，请写出用k 、
2 2 1正
k 、k 、k 表示的平衡常数表达式K＝_________________________。
1逆 2正 2逆
(2)决定2NO(g)＋O (g)2NO (g)速率的是反应________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，
2 2
反应Ⅰ的活化能 E 与反应Ⅱ的活化能 E 的大小关系为 E ________E (填“＞”、
1 2 1 2
“＜”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．k 增大，c(N O )增大 B．k 减小，c(N O )减小
2正 2 2 2正 2 2C．k 增大，c(N O )减小 D．k 减小，c(N O )增大
2正 2 2 2正 2 2
答案 (1) (2)Ⅱ ＜ C
解析 (1)Ⅰ.2NO(g)N O (g) (快)；Ⅱ.N O (g)＋O (g)===2NO (g)(慢)；而目
2 2 2 2 2 2
标反应2NO(g)＋O (g)===2NO (g)的ΔH＝Ⅰ＋Ⅱ＝ΔH ＋ΔH ，由反应达平衡状态
2 2 1 2
所以 ＝ 、 ＝ ，所以 × ＝ × ，即 k ·c2(NO)×k
v1正 v1逆 v2正 v2逆 v1正 v2正 v1逆 v2逆 1正 2
·c(N O )·c(O )＝k ·c(N O )×k ·c2(NO )，所以K＝＝，故答案：；
正 2 2 2 1逆 2 2 2逆 2
(2)决定2NO(g)＋O (g)2NO (g)速率的是反应Ⅱ；所以反应Ⅰ的活化能E
2 2 1
远小于反应Ⅱ的活化能E ；决定反应速率的是慢反应Ⅱ，而温度越高k 增大，反
2 2正
应速率加快，N O 的浓度减少，故C符合题意。
2 2
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2CH ===CH (g)＋O (g)2 (g) ΔH＜0中， ＝k c2( )， ＝k
2 2 2 v逆 逆 v正
·c2(CH ===CH )·c(O )(k 、k 为速率常数，只与温度有关)。
正 2 2 2 正 逆
(1)反应达到平衡后，仅降低温度，下列说法正确的是( )
A．k 、k 均增大，且k 增大的倍数更多
正 逆 正
B．k 、k 均减小，且k 减小的倍数更少
正 逆 正
C．k 增大、k 减小，平衡正向移动
正 逆
D．k 、k 均减小，且k 减小的倍数更少
正 逆 逆
(2)若在1 L的密闭容器中充入1 mol CH ===CH (g)和1 mol O (g)，在一定温
2 2 2
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 (O )＝________，＝________。
v 2
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 、k
正
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 减小
逆 正
的倍数更少。
＝0.875，x＝0.25 mol，则0～10 min内 ＝＝＝0.025 mol·L－1·min－1，k c2( )
v 逆
＝k ·c2(CH ===CH )·c(O )，＝＝0.75。
正 2 2 28．(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 ＝k·ca(A)·cb(B)(k为只与温度有关的速率常数)，复杂反应
v
(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NO (g)＋CO(g)NO(g)＋CO (g) ΔH<0，在温度低于250 ℃时
2 2
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 ＝k·c2(NO )，则其两
v 2
个基元反应分别为：Ⅰ.________===NO ＋________；Ⅱ.略，这两个反应中活化能
3
较小的是________。
②某科研小组测得380 ℃时该反应的c(NO )、c(CO)生成CO 的速率[v(CO )]
2 2 2
的关系如下：
c(CO)/(mol·L－1) 0.025 0.05 0.025
c(NO )/(mol·L－1) 0.04 0.04 0.12
2
(CO )/(mol·L－1·s－1) 2.2×10－4 4.4×10－4 6.6×10－4
v 2
则该温度下的反应速率常数k＝________ L·mol－1·s－1。
答案 ①2NO NO Ⅱ ②0.22
2
解析 ①温度低于250 ℃时，该反应的速率方程式为 ＝k·c2(NO )，说明NO
v 2 2
和CO不参与同一个基元反应，且NO 参与的基元反应为慢反应，决定了该反应的
2
反应速率，基元反应Ⅰ中产物有NO ，根据元素守恒可知该基元反应反应物应为
3
NO ，则该基元反应Ⅰ为：2NO ===NO ＋NO；活化能越大，反应速率越慢，基元反
2 2 3
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NO 的浓度均会影响反应速率，由于该反应不是基元反应，可设
2
该反应的正反应速率 ＝k·cx(NO )·cy(CO)，将表格中相应数据代入有
v 2
联立可解得x＝1，y＝1，k＝0.22 L·mol－1·s－1。
