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2024届高考化学一轮复习 第七章 化学反应速率与化学平衡 第4讲 速率常数与分压常数课件PPT
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这是一份2024届高考化学一轮复习 第七章 化学反应速率与化学平衡 第4讲 速率常数与分压常数课件PPT，共55页。PPT课件主要包含了答案－1a，答案72×105，答案C，模板1，模板2等内容，欢迎下载使用。
A．随c(X)的减小，反应①的速率降低B．体系中v(X)＝v(Y)＋v(Z)C．欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间D．温度低于T1时，总反应速率由反应②决定
解析：由图中的信息可知，浓度随时间变化逐渐减小的曲线代表X，浓度随时间变化逐渐增大的曲线代表Z，浓度随时间变化先增大后减小的曲线代表Y；由图乙中的信息可知，反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的。由图甲中的信息可知，随c(X)的减小，c(Y) 先增大后减小，c(Z)增大，因此，反应①的速率随c(X)的减小而减小，A说法正确；根据体系中发生的反应可知，在Y的浓度达到最大值之前，单位时间内X的减少量等于Y和Z的增加量，因此，v(X)＝ v(Y)＋v(Z)，但是，在Y的浓度达到最大值之后，单位时间内Z的增加量等于Y和X的减少量，故v(X)＋v(Y)＝v(Z)，B说法错误；
升高温度可以加快反应①的速率，但是反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的，且反应②的速率随着Y的浓度的增大而增大，因此，欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间，C说法正确；由图乙信息可知，温度低于T1时，k1＞k2，反应②为慢反应，因此，总反应速率由反应②决定，D说法正确。答案：B
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为___________。a．有利于平衡正向移动b．防止催化剂中毒c．提高正反应速率
3. (2022·全国甲卷·节选)在1.0×105 Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数Kp(1 400 ℃)＝_______Pa。
4．(2021·全国乙卷·节选)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2,376.8 ℃时平衡常数K′p＝1.0×104 Pa2，在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ℃，碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则pICl＝_______kPa，反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的平衡常数K＝__________(列出计算式即可)。
(1)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随温度的变化如图所示。反应在5.0 MPa、550 ℃时的α＝________，判断的依据是________________________________________。影响α的因素有_______________________。(2)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)。
解析：(1)由题给反应式知，该反应为气体分子数减少的反应，其他条件一定时，增大压强，SO2平衡转化率增大，故p1＝5.0 MPa。结合题图知5.0 MPa、550 ℃ 时对应的SO2平衡转化率为0.975。影响平衡转化率的因素有：温度、压强、反应物的起始浓度等。
答案：(1)0.975 该反应气体分子数减少，增大压强，α提高。5.0 MPa>2.5 MPa＝p2，所以p1＝5.0 MPa 温度、压强和反应物的起始浓度(组成)
2．速率常数的影响因素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，但浓度不影响速率常数。
A．温度为T1时，该反应的平衡常数为0.2B．容器Ⅱ中起始时，v逆T2
容器Ⅲ中相当于在容器Ⅰ平衡的基础上充入0.1 ml氧气，平衡逆向移动，容器Ⅰ达平衡时，SO2的体积分数等于50%，达平衡时，容器Ⅲ中SO2的体积分数小于50%，故C正确；
(1)该反应的速率方程为_________(速率常数用k表示，不必求出k值)。(2)实验d测得体系的总压强p随时间t的变化如表所示。
t＝20 min时，体系中p(H2)＝_________kPa，v＝________ml·L－1·s－1(速率常数k＝8.83×104，计算结果保留4位有效数字)。
解析：(1)对比a、b组实验可知，反应速率与c(H2)成正比，对比c、d组实验可知，反应速率与c2(NO)成正比，故该反应的速率方程为v＝k·c(H2)·c2(NO)。(2)兴趣小组同学在T ℃、容积为1 L的密闭容器中进行实验，根据表格所给数据，设生成N2的浓度为x ml·L－1，列三段式如下：
答案：(1)v＝kc(H2)·c2(NO) (2)16 3.532×10－4
3．一氧化二氮(N2O)气体具有轻微的麻醉作用，被广泛应用于医学中。(1)在恒容容器、不同温度(T)下，反应2N2O(g)===2N2(g)＋O2(g) ΔH＝－163 kJ·ml－1中N2O分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示(半衰期指任一浓度的N2O消耗一半时所需的时间)，则T1_______(填“＞”“＜”或“＝”)T2。当温度为T1、起始压强为p0，反应至t1 min时，体系压强p＝_______(用p0表示)。
(2)碘蒸气能大幅度提高N2O的分解速率，反应历程：第一步 I2(g)===2I(g) (快反应)第二步 I(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋IO(g) (慢反应)第三步 IO(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋O2(g)＋I(g) (快反应)实验表明，N2O的分解速率方程为v＝k·c(N2O)·c0.5(I2)(k为速率常数)。下列表述正确的是______(填字母)。A．温度升高，k增大B．第一步反应对总反应速率起决定作用C．第二步反应的活化能比第三步反应的大D．N2O的分解速率与I2浓度无关
解析：(1)其他条件相同时，随着温度升高，化学反应速率增大，N2O分解半衰期减小，故T1＞T2。当温度为T1、起始压强为p0时，半衰期为t1 min，设起始时N2O的物质的量为1 ml，则t1 min时N2O的物质的量为0.5 ml，用“三段式”法进行计算： 2N2O(g)===2N2(g)＋O2(g)起始/ml 1 0 0转化/ml 0.5 0.5 0.25t1 min/ml 0.5 0.5 0.25
(2)温度升高，化学反应速率v＝k·c(N2O)·c0.5(I2)增大，则k增大，A正确；化学反应速率由慢反应的反应速率决定，则第二步反应对总反应速率起决定作用，B错误；活化能小的反应更容易发生，为快反应，故第二步反应的活化能比第三步反应的大，C正确；由速率方程知N2O的分解速率与I2浓度有关，D错误。答案：(1)＞ 1.25p0 (2)AC
[注意] 利用分压px求Kp时，要注意恒容条件下的总压变化。
[答案] 吸收 31.2 0.02 MPa
[思维建模] Kp的一般思路
[综合应用训练]1．(1)在1 470 K、100 kPa反应条件下，将n(H2S)∶n(Ar)＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为_______，平衡常数Kp＝_______kPa。(2)已知：C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)。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)。
解析：(1)假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1 ml和4 ml，根据三段式可知：
温度为T ℃时，在一个刚性容器中模拟工业上合成CH3OH，往容器中通入1 ml CO2、3 ml H2进行反应，反应过程中容器内的压强随着时间变化如下表所示。
请计算反应开始至40 min的平均反应速率v(CH3OH)＝__________MPa/min；此时CH3OH的选择性为80%，则反应Ⅰ的压强平衡常数Kp＝______MPa－2 (只列计算式，压强平衡常数：用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×气体物质的量分数)。
解析：温度为T ℃时，在一个刚性容器中模拟工业上合成CH3OH，在40 min时达到了平衡，设反应Ⅰ中CO2的转化量为x MPa，反应Ⅱ中CO2的转化量为y MPa，可利用表中数据列压强三段式：
3．F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应：其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如表所示[t＝∞时，N2O5(g)完全分解]：
A．随c(X)的减小，反应①的速率降低B．体系中v(X)＝v(Y)＋v(Z)C．欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间D．温度低于T1时，总反应速率由反应②决定
解析：由图中的信息可知，浓度随时间变化逐渐减小的曲线代表X，浓度随时间变化逐渐增大的曲线代表Z，浓度随时间变化先增大后减小的曲线代表Y；由图乙中的信息可知，反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的。由图甲中的信息可知，随c(X)的减小，c(Y) 先增大后减小，c(Z)增大，因此，反应①的速率随c(X)的减小而减小，A说法正确；根据体系中发生的反应可知，在Y的浓度达到最大值之前，单位时间内X的减少量等于Y和Z的增加量，因此，v(X)＝ v(Y)＋v(Z)，但是，在Y的浓度达到最大值之后，单位时间内Z的增加量等于Y和X的减少量，故v(X)＋v(Y)＝v(Z)，B说法错误；
升高温度可以加快反应①的速率，但是反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的，且反应②的速率随着Y的浓度的增大而增大，因此，欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间，C说法正确；由图乙信息可知，温度低于T1时，k1＞k2，反应②为慢反应，因此，总反应速率由反应②决定，D说法正确。答案：B
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为___________。a．有利于平衡正向移动b．防止催化剂中毒c．提高正反应速率
3. (2022·全国甲卷·节选)在1.0×105 Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数Kp(1 400 ℃)＝_______Pa。
4．(2021·全国乙卷·节选)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2,376.8 ℃时平衡常数K′p＝1.0×104 Pa2，在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ℃，碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则pICl＝_______kPa，反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的平衡常数K＝__________(列出计算式即可)。
(1)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随温度的变化如图所示。反应在5.0 MPa、550 ℃时的α＝________，判断的依据是________________________________________。影响α的因素有_______________________。(2)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)。
解析：(1)由题给反应式知，该反应为气体分子数减少的反应，其他条件一定时，增大压强，SO2平衡转化率增大，故p1＝5.0 MPa。结合题图知5.0 MPa、550 ℃ 时对应的SO2平衡转化率为0.975。影响平衡转化率的因素有：温度、压强、反应物的起始浓度等。
答案：(1)0.975 该反应气体分子数减少，增大压强，α提高。5.0 MPa>2.5 MPa＝p2，所以p1＝5.0 MPa 温度、压强和反应物的起始浓度(组成)
2．速率常数的影响因素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，但浓度不影响速率常数。
A．温度为T1时，该反应的平衡常数为0.2B．容器Ⅱ中起始时，v逆
容器Ⅲ中相当于在容器Ⅰ平衡的基础上充入0.1 ml氧气，平衡逆向移动，容器Ⅰ达平衡时，SO2的体积分数等于50%，达平衡时，容器Ⅲ中SO2的体积分数小于50%，故C正确；
(1)该反应的速率方程为_________(速率常数用k表示，不必求出k值)。(2)实验d测得体系的总压强p随时间t的变化如表所示。
t＝20 min时，体系中p(H2)＝_________kPa，v＝________ml·L－1·s－1(速率常数k＝8.83×104，计算结果保留4位有效数字)。
解析：(1)对比a、b组实验可知，反应速率与c(H2)成正比，对比c、d组实验可知，反应速率与c2(NO)成正比，故该反应的速率方程为v＝k·c(H2)·c2(NO)。(2)兴趣小组同学在T ℃、容积为1 L的密闭容器中进行实验，根据表格所给数据，设生成N2的浓度为x ml·L－1，列三段式如下：
答案：(1)v＝kc(H2)·c2(NO) (2)16 3.532×10－4
3．一氧化二氮(N2O)气体具有轻微的麻醉作用，被广泛应用于医学中。(1)在恒容容器、不同温度(T)下，反应2N2O(g)===2N2(g)＋O2(g) ΔH＝－163 kJ·ml－1中N2O分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示(半衰期指任一浓度的N2O消耗一半时所需的时间)，则T1_______(填“＞”“＜”或“＝”)T2。当温度为T1、起始压强为p0，反应至t1 min时，体系压强p＝_______(用p0表示)。
(2)碘蒸气能大幅度提高N2O的分解速率，反应历程：第一步 I2(g)===2I(g) (快反应)第二步 I(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋IO(g) (慢反应)第三步 IO(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋O2(g)＋I(g) (快反应)实验表明，N2O的分解速率方程为v＝k·c(N2O)·c0.5(I2)(k为速率常数)。下列表述正确的是______(填字母)。A．温度升高，k增大B．第一步反应对总反应速率起决定作用C．第二步反应的活化能比第三步反应的大D．N2O的分解速率与I2浓度无关
解析：(1)其他条件相同时，随着温度升高，化学反应速率增大，N2O分解半衰期减小，故T1＞T2。当温度为T1、起始压强为p0时，半衰期为t1 min，设起始时N2O的物质的量为1 ml，则t1 min时N2O的物质的量为0.5 ml，用“三段式”法进行计算： 2N2O(g)===2N2(g)＋O2(g)起始/ml 1 0 0转化/ml 0.5 0.5 0.25t1 min/ml 0.5 0.5 0.25
(2)温度升高，化学反应速率v＝k·c(N2O)·c0.5(I2)增大，则k增大，A正确；化学反应速率由慢反应的反应速率决定，则第二步反应对总反应速率起决定作用，B错误；活化能小的反应更容易发生，为快反应，故第二步反应的活化能比第三步反应的大，C正确；由速率方程知N2O的分解速率与I2浓度有关，D错误。答案：(1)＞ 1.25p0 (2)AC
[注意] 利用分压px求Kp时，要注意恒容条件下的总压变化。
[答案] 吸收 31.2 0.02 MPa
[思维建模] Kp的一般思路
[综合应用训练]1．(1)在1 470 K、100 kPa反应条件下，将n(H2S)∶n(Ar)＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为_______，平衡常数Kp＝_______kPa。(2)已知：C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)。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)。
解析：(1)假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1 ml和4 ml，根据三段式可知：
温度为T ℃时，在一个刚性容器中模拟工业上合成CH3OH，往容器中通入1 ml CO2、3 ml H2进行反应，反应过程中容器内的压强随着时间变化如下表所示。
请计算反应开始至40 min的平均反应速率v(CH3OH)＝__________MPa/min；此时CH3OH的选择性为80%，则反应Ⅰ的压强平衡常数Kp＝______MPa－2 (只列计算式，压强平衡常数：用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×气体物质的量分数)。
解析：温度为T ℃时，在一个刚性容器中模拟工业上合成CH3OH，在40 min时达到了平衡，设反应Ⅰ中CO2的转化量为x MPa，反应Ⅱ中CO2的转化量为y MPa，可利用表中数据列压强三段式：
3．F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应：其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如表所示[t＝∞时，N2O5(g)完全分解]：
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