鲁科版高考化学一轮复习课时分层作业37分压平衡常数(Kp)与速率常数(k)含答案

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PCl3(g)＋Cl2(g)PCl5(g)
起始浓度/(ml·L－1)y y 0
变化浓度/(ml·L－1) 0.8y 0.8y 0.8y
平衡浓度/(ml·L－1) 0.2y 0.25 0.8y
则0.2y＝0.25，eq \f(k正,k逆)＝eq \f(cPCl5,cPCl3·cCl2)＝eq \f(0.8y,0.2y×0.25)＝16，D正确。]
2．BD [速率方程为v＝kcα(H2)cβ(Br2)cγ(HBr)，将H2、Br2、HBr的浓度和反应速率都代入速率方程可以得到，①v＝k×0.1α×0.1β×2γ、②8v＝k×0.1α×0.4β×2γ、③16v＝k×0.2α×0.4β×2γ、④2v＝k×0.4α×0.1β×4γ、由①②得到β＝eq \f(3,2)，由②③得到α＝1，由①④得到γ＝－1，联立4v＝k(0.2)α(0.1)βcγ(HBr)与①，将α＝1，β＝eq \f(3,2)，γ＝－1代入，解得c＝1。根据分析，α、β、γ的值分别为1、eq \f(3,2)、－1，c的值为1，故A不符合题意，B符合题意；由于v＝kcα(H2)cβ(Br2)cγ(HBr)，α、β、γ的值分别为1、eq \f(3,2)、－1，由于速率与Br2(g)和H2(g)的浓度成正比，与HBr(g)的浓度成反比，反应体系的三种物质中，Br2(g)的浓度对反应速率影响最大，故C不符合题意；由于γ＝－1，增大HBr(g)浓度，cγ(HBr)减小，在反应体系中保持其他物质浓度不变，会使反应速率降低，故D符合题意。]
3．B [压强增大，CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)平衡正向移动，甲醇物质的量增大，故p总1>p总2，A错误；ρ＝eq \f(m,V)，气体总质量不变，容器容积可变，达到平衡时，容器容积不变，则ρ不变，故混合气体的密度不再发生变化可说明该反应已达到平衡状态，B正确；由图1可知，压强一定时，升高温度，甲醇的物质的量减少，平衡逆向移动，则lg K减小，由图2知，500 K时，lg K对应的点为Q，升温lg K减小，故N点能正确表示600 K时该反应平衡常数的对数(lg K)，C错误；X、Y点温度相同，则平衡常数相同，X点甲醇的物质的量为0.25 ml，则列三段式可得：
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始量/ml 0.5 1 0
转化量/ml 0.25 0.5 0.25
平衡量/ml 0.25 0.5 0.25
则K(Y)＝K(X)＝eq \f(\f(0.25,0.25＋0.25＋0.5)×0.25 MPa,\f(0.25,0.25＋0.25＋0.5)×0.25 MPa×\f(0.5,0.25＋0.25＋0.5)×0.25 MPa2)＝64 (MPa)－2，D错误。]
4．解析：(1)根据盖斯定律，由eq \f(1,3)×(反应Ⅰ×2－反应Ⅱ－反应Ⅲ×7)得反应Ⅳ，故ΔH4＝eq \f(1,3)×(ΔH1×2－ΔH2－ΔH3×7)≈－114.1 kJ·ml－1。(2)653 K反应达到平衡时，v正＝k正·c2(NO)·c(O2)＝v逆＝k逆·c2(NO2)，该温度下的平衡常数K＝eq \f(c2NO2,c2NO·cO2)＝eq \f(k正,k逆)＝eq \f(26,41)。升温，K减小，eq \f(k正,k逆)减小，k逆增大的倍数较大。(3)正反应速率v正＝k正·c2(NO)·c(O2)，将数据代入，计算得到v正＝2.6×103×0.0062×0.290 ml·L－1·s－1≈2.7×10－2 ml·L－1·s－1。
答案：(1)－114.1 (2)eq \f(26,41) k逆 (3)2.7×10－2
5．解析：(1)由图可知，曲线Ⅰ起始压强大，且反应速率最快，则对应实验编号为c，曲线Ⅱ、Ⅲ最终平衡状态相同，但曲线Ⅲ先达到平衡状态，对应的化学反应速率较快，催化剂比表面积越大，反应速率越快，则曲线Ⅲ对应实验编号b，曲线Ⅱ对应实验编号a。
(2)设转化的NO和CO的物质的量为2x ml，根据曲线Ⅱ列三段式：
2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)
起始量/ml 1.0 1.0 0 0
转化量/ml 2x 2x x 2x
平衡量/ml 1－2x 1－2x x 2x
Kp＝eq \f(p2CO2×pN2,p2CO×p2NO)，p(CO2)＝eq \f(2x,2－x)×160 kPa，p(N2)＝eq \f(x,2－x)×160 kPa，p(NO)＝p(CO)＝eq \f(1－2x,2－x)×160 kPa，等温等体积时，物质的量之比等于压强之比，即eq \f(n起始,n平衡)＝eq \f(p起始,p平衡)，则eq \f(2,2－x)＝eq \f(200,160)，x＝0.4，代入Kp计算式中，求出Kp＝1.6 kPa－1。曲线Ⅲ与曲线Ⅱ温度相同，Kp相同，若在曲线Ⅲ对应条件下，某时刻测得NO、CO、N2、CO2的分压依次是10 kPa、20 kPa、40 kPa、40 kPa，可计算此时Qp，Qp＝Kp，所以此时是平衡状态，即v正＝v逆。
答案：(1)Ⅱ (2)1.6 kPa－1 ＝
6．解析：(1)从图中可知，8 min后H2的物质的量保持不变，体系达到平衡状态，H2的物质的量为2 ml，根据题意列三段式：
CO2(g)＋3H2(g)H2O(g)＋CH3OH(g)
起始量/ml 6 8 0 0
转化量/ml 2 6 2 2
平衡量/ml 4 2 2 2
平衡时气体的总物质的量为10 ml，平衡时体系压强为eq \f(10,6＋8)p0 kPa＝eq \f(5,7)p0 kPa，则T1 ℃时，该反应的平衡常数Kp＝eq \f(\f(2,10)×\f(5,7)p0×\f(2,10)×\f(5,7)p0,\f(4,10)×\f(5,7)p0×\f(2,10)×\f(5,7)p03)＝eq \f(49,2p\\al(2,0)) kPa－2。(2)状态Ⅱ与状态Ⅰ相比，达到平衡所需时间减少，即反应速率变快，平衡时H2的物质的量较小，即平衡正向移动，该反应的正反应气体分子数减少，故状态Ⅱ改变的条件可能是增大压强；若改变某一条件，得到状态Ⅲ，由图可知，5 min时H2的物质的量为4 ml，则v(H2)＝eq \f(8－4ml,2 L×5 min)＝0.4 ml·L－1·min－1，则甲醇的平均生成速率v(CH3OH)＝eq \f(1,3)v(H2)≈0.13 ml·L－1·min－1。
答案：(1)eq \f(49,2p\\al(2,0)) kPa－2 (2)增大压强 0.13
7．解析：(1)反应达到平衡时v正＝v逆，即k正c(CO2)·c(H2)－k逆cm(CO)·cn(H2O)＝0，eq \f(k正,k逆)＝eq \f(cmCO·cnH2O,cCO2·cH2)＝K，从而推出m＝n＝1；反应ⅱ是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数K＝eq \f(k正,k逆)增大，即k正－k逆增大。(2)①反应ⅰ为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，CH3OH的产率降低，反应ⅱ为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大，根据甲醇的选择性定义，甲醇的选择性降低，依据图像可知，表示平衡时CH3OH的选择性的曲线是X，曲线Y表示平衡时CO2转化率；反应ⅱ为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，温度高于280 ℃时，CO2的转化率增大，此时容器内反应以反应ⅱ为主；②240 ℃时，CO2的转化率为40%，CH3OH的选择性为80%，根据化学反应速率的数学表达式，v(CO2)＝eq \f(\f(1 ml×40%,1 L),20 min)＝0.02 ml·L－1·min－1；达到平衡时，消耗n(CO2)＝1 ml×40%＝0.4 ml，则产生甲醇的物质的量为0.4 ml×80%＝0.32 ml，可列式
反应ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
变化量/ml 0.32 0.96 0.32 0.32
反应ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)
变化量/ml 0.08 0.08 0.08 0.08
反应ⅱ的平衡常数K＝eq \f(\f(0.4 ml,1 L)×\f(0.08 ml,1 L),\f(1－0.32－0.08ml,1 L)×\f(nH2,1 L))＝eq \f(2,3)，解得n(H2)＝0.08 ml，即初始时通入氢气的物质的量为(0.08＋0.08＋0.96)ml＝1.12 ml。恒温恒容时，气体的压强之比等于其物质的量之比，则有eq \f(21.2MPa,p平)＝eq \f(1＋1.12ml,0.4＋0.08＋0.32＋0.6＋0.08ml)，解得p平＝14.8 MPa。平衡体系中，n(CO2)＝(1－0.32－0.08)ml＝0.6 ml，n(H2)＝1.12 ml－(0.96＋0.08)ml＝0.08 ml，n(CH3OH)＝0.32 ml，n(H2O)＝0.32 ml＋0.08 ml＝0.40 ml，n(CO)＝0.08 ml，n(总)＝0.6 ml＋0.08 ml＋0.32 ml＋0.40 ml＋0.08 ml＝1.48 ml
反应ⅰ的Kp＝eq \f(14.8×\f(0.32,1.48)×14.8×\f(0.4,1.48),14.8×\f(0.6,1.48)×14.8×\f(0.08,1.48)3)(MPa)－2≈4.2(MPa)－2。
Kx＝eq \f(\f(0.32,1.48)×\f(0.4,1.48),\f(0.6,1.48)×\f(0.08,1.48)3)。
答案：(1)1 增大 (2)①X 高于280 ℃时，以反应ⅱ为主，反应ⅱ为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大
②0.02 ml·L－1·min－1 1.12 4.2 eq \f(\f(0.32,1.48)×\f(0.4,1.48),\f(0.6,1.48)×\f(0.08,1.48)3)