突破04 高考新宠——速率常数及其应用-备战2023年高考化学《反应原理综合大题》逐空突破系列

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高考新宠——速率常数及其应用
【知识点归纳】
1、速率常数
(1)含义：速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L－1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率
(2)速率常数的影响因素：与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响，但温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值。通常反应速率常数越大，反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数
2、速率方程：
(1)定义：一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比
(2)表达式：对于反应：aA＋bB==pC＋qD，则v＝kca(A)·cb(B) (其中k为速率常数)
如：①SO2Cl2SO2＋Cl2　v＝k1c(SO2Cl2)
②2NO22NO＋O2　v＝k2c2(NO2)
③2H2＋2NON2＋2H2O　v＝k3c2(H2)·c2(NO)
3、正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系
(1)K与k正、k逆的关系
对于反应：aA(g)＋bB(g)pC(g)＋qD(g)，
则：v正＝k正·ca(A)·cb(B) (k正为正反应速率常数)
v逆＝k逆·cp(C)·cq(D) (k逆为逆反应速率常数)
反应达到平衡时v正＝v逆，此时：k正·ca(A)·cb(B)=k逆·cp(C)·cq(D)，即：
(2)Kp与k正、k逆的关系
以2NO2N2O4为例，v正＝k正·p2(NO2)，v逆＝k逆·p(N2O4)
反应达到平衡时v正＝v逆，此时：k正·p2(NO2)＝k逆·p(N2O4)＝＝Kp，即：Kp＝
【真题感悟】
1、[2018·全国卷Ⅲ·节选] 三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。对于反应：2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。

①343 K时反应的平衡转化率α＝________%。平衡常数K343K＝________(保留2位小数)
②在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有________、________
③比较a、b处反应速率大小：va________vb(填“大于”“小于”或“等于”)
④反应速率v＝v正－v逆＝，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的＝________(保留1位小数)
2、[2018·全国卷Ⅰ·节选] 已知2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)，起始时N2O5(g)为35.8 kPa，分解的反应速率
v＝2×10－3×(kPa·min－1)。t＝62 min时，测得体系中＝2.9 kPa，则此时的＝______kPa，v＝________kPa·min－1
3、[2015·全国卷Ⅰ·节选] Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)，在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：
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
上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正＝0.002 7 min－1，在t＝40 min时，v正＝________min－1
4、[2016·海南卷·节选] 顺－1，2－二甲基环丙烷和反－1，2－二甲基环丙烷可发生如下转化，该反应的速率方程可表示为：v(正)＝k(正)·c(顺)和v(逆)＝k(逆)·c(反)，k(正)和k(逆)在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。已知：t1温度下，k(正)＝0.006 s－1，k(逆)＝0.002 s－1，该温度下反应的平衡常数值K1＝________

【经典训练】
1、对于基元反应，如aA＋bBcC＋dD，反应速率v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cc(C)·cd(D)，其中k正、k逆是取决于温度的速率常数。对于基元反应Ⅳ 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，在653 K时，速率常数k正＝2.6×103 L2·mol－2·s－1，k逆＝4.1×103 L·mol－1·s－1。
(1)计算653 K时的平衡常数K＝________
(2)653 K时，若NO的浓度为0.006 mol·L－1，O2的浓度为0.290 mol·L－1，则正反应速率为________ mol·L－1·s－1
2、N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，在一定条件下，该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(N2O4)＝k1p(N2O4)，v(NO2)＝k2p2(NO2)，其中k1、k2是与反应温度有关的常数。则一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1＝________
3、T1 ℃时，在一密闭容器中发生反应4NO(g)N2(g) ＋2NO2(g)，其正反应速率表达式为：v正＝k正·cn(NO)，测得速率和浓度的关系如下表。
序号
c(NO)/mol·L－1
v正/mol·L－1·s－1
①
0.10
4.00×10－9
②
0.20
6.40×10－8
③
0.30
3.24×10－7
则n＝__________，k正＝__________mol－3·L3·s－1。达到平衡后，若减小压强，则混合气体的平均相对分子质量将__________(填“增大”“减小”或“不变”)
4、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”“”“