新高考化学二轮复习课件 第1部分 专题突破 专题15　速率常数、平衡常数的分析应用

这是一份新高考化学二轮复习课件 第1部分 专题突破 专题15　速率常数、平衡常数的分析应用，共60页。PPT课件主要包含了复习目标，核心精讲，步骤3求其他，真题演练，该反应气体，＋137，升高温度，×039MPa，选择合适催化剂等，5或50%等内容，欢迎下载使用。
1.了解速率常数、平衡常数的关系。2.掌握化学平衡常数的计算。
1.化学平衡常数(1)意义：化学平衡常数K表示反应进行的程度，K越大，反应进行的程度越大。K＞105时，可以认为该反应已经进行完全。K的大小只与温度有关。
(3)依据化学方程式计算平衡常数①同一可逆反应中，K正·K逆＝1。②同一方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小n倍，则新平衡常数K′与原平衡常数K间的关系是K′＝Kn或K′＝ 。③几个可逆反应方程式相加，得总方程式，则总反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积。
3.常用的气体定律同温同体积：p(前)∶p(后)＝n(前)∶n(后)
4.速率常数与化学平衡常数关系的应用温度为T1，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206.3 kJ·ml－1，该反应中，正反应速率为v正＝k正c(CH4)·c(H2O)，逆反应速率为v逆＝k逆c(CO)·c3(H2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。已知T1时，k正＝k逆，则该温度下，平衡常数K1＝____；当温度改变为T2时，若k正＝1.5k逆，则T2____(填“>”“＝”或“1，平衡正向移动，升高温度平衡向吸热方向移动；则T2>T1。
1.[2020·全国卷Ⅰ，28(2)(3)(4)]硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋ O2(g)SO3(g)　ΔH＝－98 kJ·ml－1。回答下列问题：
(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图1所示。反应在5.0 MPa、550 ℃时的α＝______，判断的依据是_____________________________________________________________________________。
分子数减少，增大压强，α提高，5.0 MPa＞2.5 MPa＝p2，所以p1＝5.0 Mpa
影响α的因素有___________________________________________。
反应物(N2和O2)的起始浓度(组成)、温度、压强
反应SO2(g)＋ SO3(g)的正反应是气体总分子数减少的放热反应，其他条件相同时，增大压强，平衡正向移动，SO2平衡转化率增大，则图中p1＝5.0 MPa，
p3＝0.5 MPa。由图可知，反应在5.0 MPa、550 ℃时SO2的平衡转化率α＝0.975。温度、压强和反应物的起始浓度(组成)都会影响SO2的平衡转化率α，温度一定时，压强越大，α越大；压强一定时，温度越高，α越小。
(3)将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为__________，平衡常数Kp＝___________________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
假设原气体的物质的量为100 ml，则SO2、O2和N2的物质的量分别为2m ml、m ml和q ml，2m＋m＋q＝100，利用三段式法计算：
平衡时混合气体的总物质的量为2m×(1－α)ml＋m×(1－α)ml＋2mα ml＋q ml＝(3m－mα＋q) ml，SO3的物质的量分数为 ×100%＝×100%，
(4)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：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SO2平衡转化率，α′为某时刻SO2转化率，n为常数。在α′＝0.90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2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。ttm后，v逐渐下降。原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________。
升高温度，k增大使v逐渐提高，但α降低使v逐渐下降。当t＜tm，k增大对v的提高大于α引起的降低；当t＞tm，k增大对v的提高小于α引起的降低
在α′＝0.90时，SO2催化氧化的反应速率为v＝k( －1)0.8(1－0.90n)。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。
2.[2020·全国卷Ⅱ，28(1)]乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)　ΔH1，相关物质的燃烧热数据如下表所示：
①ΔH1＝________ kJ·ml－1。
先写出三种气体的燃烧热的热化学方程式，然后根据盖斯定律，ΔH1＝－1 560 kJ·ml－1－(－1 411 kJ·ml－1)－(－286 kJ·ml－1)＝＋137 kJ·ml－1。
②提高该反应平衡转化率的方法有_________、____________________。
减小压强(或增大体积)
C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋137 kJ·ml－1是一个气体分子数增大的吸热反应，要提高反应物的转化率，可以采取升高温度、减小压强(增大体积)等措施。
③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生上述反应，乙烷的平衡转化率为α。反应的平衡常数Kp＝_______________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
设容器中通入的乙烷和氢气均为1 ml，则：　　　 C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g) n(总)初始量/ml 　1 　 0 　 1转化量/ml 　α 　 α 　 α平衡量/ml 　1－α 　 α 1＋α 2＋α
3.(2020·全国卷Ⅲ，28)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题：(1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比n(C2H4)∶n(H2O)＝______。当反应达到平衡时，若增大压强，则n(C2H4)_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
CO2催化加氢生成乙烯和水的化学方程式为2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)，产物的物质的量之比n(C2H4)∶n(H2O)＝1∶4，该反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡右移，则n(C2H4)变大。
(2)理论计算表明，原料初始组成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，在体系压强为0.1 MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。图中，表示C2H4、CO2变化的曲线分别是____、____。CO2催化加氢合成C2H4反应的ΔH______0(填“大于”或“小于”)。
由平衡图像知，390 K时四种组分的物质的量分数之比满足1∶3的是曲线c和曲线a，物质的量分数之比满足1∶4的是曲线d和曲线b，结合反应方程式2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)和原始投料n(CO2)∶n(H2)＝
1∶3可得，曲线c表示CO2，曲线a表示H2，曲线d表示C2H4，曲线b表示H2O；由图像的变化趋势可知，升高温度，曲线a、c增大，曲线b、d减小，说明平衡左移，所以正反应放热，ΔH＜0。
(3)根据图中点A(440,0.39)，计算该温度时反应的平衡常数Kp＝____________(MPa)－3(列出计算式。以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
起始投料比n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，平衡时总压为0.1 MPa，结合反应方程式可知p(CO2)∶p(H2)＝1∶3，p(C2H4)∶p(H2O)＝1∶4，由图像可知p(H2)＝p(H2O)＝0.1 ×0.39 MPa，所以p(CO2)＝×0.39 MPa，p(C2H4)＝
根据反应的化学方程式：
(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当__________________。
在一定温度和压强下，为了提高反应速率和乙烯的选择性，减少副反应的发生，应当选择合适催化剂等。
4.(2019·海南，14)由γ-羟基丁酸生成γ-丁内酯的反应如下：
在298 K下，γ-羟基丁酸水溶液的初始浓度为0.180 ml·L－1，测得γ-丁内酯的浓度随时间变化的数据如表所示。回答下列问题：
(1)该反应在50～80 min内的平均反应速率为________ml·L－1·min－1。(2)120 min时γ-羟基丁酸的转化率为____________。
(3)298 K时该反应的平衡常数K＝_____。(4)为提高γ-羟基丁酸的平衡转化率，除适当控制反应温度外，还可采取的措施是___________________。
5.[2019·全国卷Ⅰ，28(1)(2)(4)]水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔHT2B.a点的反应速率小于c点的反应速率C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率D.b点时二聚体的浓度为0.45 ml·L－1
由相同时间内，环戊二烯浓度减小量越大，反应速率越快可知，T1