2023版高三一轮总复习化学鲁科版：课时分层作业34 反应机理　速率常数(k)与分压常数(Kp)

1、PAGE PAGE 12课时分层作业(三十四)反应机理速率常数(k)与分压常数(Kp)1(2021青岛模拟)甲醛(HCHO)可作为制取酚醛树脂、季戊四醇、农药和消毒剂等的原料。CH4在催化剂的作用下可被氧化为HCHO，如图是在不同的催化剂表面上光催化甲烷氧化反应的历程，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是()A催化效果更好的催化剂是TiO2BCH4比HCHO更稳定C反应物在催化剂上吸附的快慢决定了该反应的反应速率D升高温度可以提高反应物的平衡转化率C通过题图可以看出，其他条件相同时，ZnO催化作用下反应的活化能更低，所以ZnO的催化效果更好，A错误；通过题图可以看出，HCHO

2、所含能量更低，能量越低越稳定，所以HCHO更稳定，B错误；两种反应路径下都是第一步反应物在催化剂上吸附过程的活化能最大，所以这一步在该反应中反应速率最慢，反应速率最慢的一步决定了反应的总反应速率，C正确；通过题图可以看出，该反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，反应物的平衡转化率降低，D错误。2经研究表明，无机盐类也可以催化乙酸乙酯的合成，下列是催化乙酸乙酯合成的反应历程：下列有关说法错误的是()AAlCl3是合成乙酸乙酯的催化剂B步骤决定了总反应的速率C步骤正反应的活化能小于步骤正反应的活化能D步骤活化分子百分数相对步骤较高C根据题干信息以及反应历程可看出AlCl3是合成乙酸乙酯的催化剂，A

3、项正确；步骤反应速率最慢，属于决速步骤，B项正确；步骤反应速率慢，步骤反应速率快，所以步骤正反应的活化能大于步骤正反应的活化能，C项错误；步骤反应速率较快，所以活化分子百分数相对步骤较高，D项正确。3(2021济南模拟)目前工业上多采用甲醇和一氧化碳反应制备醋酸，以Rh(CO)2I2为催化剂，以碘甲烷为助催化剂合成乙酸(Monsanto法)的示意图如下。以下说法错误的是()A示意图中B的结构可能为BA的结构中CO为中性配体，CO整体化合价表现为0，则A中Rh的化合价为2C根据示意图得知E的结构简式为CH3COID从整个循环来看，以ARh(CO2)I2为催化剂、以碘甲烷为助催化剂合成乙酸的总反应

4、为CH3OHCOeq o(,sup9(催化剂)CH3COOHB由转化关系可知，A与CH3I发生加成反应生成B，结合C的结构式及质量守恒可推知I和CH3分别加成在Rh上，B的结构可能为，A正确；A中I显1价，CO整体显0价，A带一个单位负电荷，所以Rh显1价，B错误；由转化关系中E和H2O反应生成CH3COOH和HI，可推知E的结构简式为CH3COI，C正确；由转化关系及质量守恒可得总反应为CH3OHCOeq o(,sup9(催化剂)CH3COOH，D正确。4(2021淄博模拟)向某恒容密闭容器中充入等物质的量的PCl3(g)和Cl2(g)，发生如下反应：PCl3(g)Cl2(g)PCl5(g)

5、，测得不同温度下PCl3(g)的转化率与时间的关系如图所示。其速率方程为v正k正c(PCl3)c(Cl2)，v逆k逆c(PCl5)(k正、k逆是速率常数，只与温度有关)。下列说法错误的是()A该反应的Heq f(cPCl5,cPCl3cCl2)C升高温度，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数DT1时，若平衡体系中c(Cl2)0.25 molL1，则eq f(k正,k逆)16C由图示可知，温度：T2T1，温度越高PCl3的平衡转化率越低，平衡逆向移动，正反应放热，Hv逆，即k正c(PCl3)c(Cl2)k逆c(PCl5)，变换得eq f(k正,k逆)eq f(cPCl5,cPCl3cCl2)，B正确

6、；正反应放热，升温平衡逆向移动，k逆增大倍数大于k正增大倍数，C错误；T1时，PCl3平衡转化率为80%，c(Cl2)0.25 molL1，设氯气与PCl3起始物质的量为y mol，体积为1 L，利用“三段式”可求： PCl3(g)Cl2(g)PCl5(g)起始浓度/(molL1) y y 0变化浓度/(molL1) 0.8y 0.8y 0.8y平衡浓度/(molL1) 0.2y 0.25 0.8y则0.2y0.25，eq f(k正,k逆)eq f(cPCl5,cPCl3cCl2)eq f(0.8y,0.2y0.25)16，D正确。5反应2NO(g)O2(g)2NO2(g)的反应历程如下：第一

7、步2NO(g)N2O2(g)(快速平衡)第二步N2O2(g)O2(g)2NO2(g)(慢反应)可认为第二步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中v正k1正c2(NO)，v逆k1逆c(N2O2)，k1正、k1逆为速率常数，仅受温度影响。NO和O2起始浓度一定时，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示，相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化如图中虚线所示。下列说法不正确的是()A整个反应的速率由第二步反应决定B平衡时，第一步反应k1正/k1逆的值越小，反应正向进行的程度越小C若反应起始时NO和O2物质的量之比为2，X点时，NO2的体积分数在此温度下最大D若Y点时K1

8、mol1L，NO平衡转化率为50%，则c起始(O2)1 molL1C在反应历程中，第二步为慢反应，所以反应速率由第二步反应决定，A项正确；当平衡时v正v逆k1正c2(NO)k1逆c(N2O2)，Kk1正/k1逆，K的值越小，反应正向进行的程度越小，B项正确；若在反应起始时反应物按照化学计量数之比投料，平衡时产物的体积分数最大，但X点为非平衡点，X上方虚线处是平衡点，C项错误；NO平衡转化率为50%时，n(NO)n(NO2)，此时K1/c(O2)，则平衡时氧气浓度为1 molL1，则c起始(O2)1 molL1，D项正确。6(2021河北选择性考试，T13)室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度

9、相等，同时发生以下两个反应：MN=XY；MN=XZ，反应的速率可表示为v1k1c2(M)，反应的速率可表示为v2k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图，下列说法错误的是()A030 min时间段内，Y的平均反应速率为6.67103molL1min1B反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变C如果反应能进行到底，反应结束时62.5%的M转化为ZD反应的活化能比反应的活化能大A030 min时间段内，c(Z)0.125 molL1，c(M)0.500 molL10.300 molL10.200 molL1，反应中c(M)0.200 molL10.12

10、5 molL10.075 molL1，则c(Y)0.075 molL1，v(Y)eq f(cY,t)eq f(0.075 molL1,30 min)2.5103 molL1min1，A说法错误；反应、速率之比为eq f(v1,v2)eq f(k1c2M,k2c2M)eq f(k1,k2)，为定值，则Y、Z的浓度变化量之比也为定值，故反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变，B说法正确；由上述分析可知，eq f(v1,v2)eq f(k1,k2)eq f(0.075 molL1,0.125 molL1)eq f(3,5)，如果反应能进行到底，反应结束时、的转化率之比为35，因此有eq f(5,

11、8)(即62.5%)的M转化为Z，C说法正确；结合C选项，反应的速率小于反应的速率，所以反应的活化能比反应的活化能大，D说法正确。7对于基元反应，如aAbBcCdD，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逆是速率常数，仅受温度影响。已知反应4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H1902 kJmol1反应8NH3(g)6NO2(g)7N2(g)12H2O(g)H22 740 kJmol1，反应N2(g)O2(g)2NO(g)H3182.6 kJmol1。对于基元反应2NO(g)O2(g)2NO2(g)H4，在653 K时，速率常数k正2.

12、6103 L2mol2s1，k逆4.1103 Lmol1s1。(1)H4_kJmol1。(2)计算653 K时的平衡常数K_，若升高温度，增大的倍数_(填“k正”或“k逆”)较大。(3)653 K时，若NO的浓度为0.006 molL1，O2的浓度为0.290 molL1，则正反应速率为_molL1s1。解析(1)根据盖斯定律，由eq f(1,3)(反应2反应反应7)得反应，故H4eq f(1,3)(H12H2H37)114.1 kJmol1。(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Keq f(coal(2,平)NO2,coal(

13、2,平)NOc平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2.61030.0062 0.290 molL1s12.7102 molL1s1。答案(1)114.1(2)eq f(26,41)k逆(3)2.71028(2021河北选择性考试，T16(2)(3)(1)雨水中含有来自大气的CO2，溶于水中的CO2进一步和水反应，发生电离：CO2(g)CO2(aq)CO2(aq)H2O(l)H(aq)HCOeq oal(,3)(aq)25 时，反应的平衡常数为K

14、2。溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压总压物质的量分数)，比例系数为y molL1kPa1，当大气压强为p kPa，大气中CO2(g)的物质的量分数为x时，溶液中H浓度为_molL1(写出表达式，考虑水的电离，忽略HCOeq oal(,3)的电离)。(2)105时，将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中，存在如下平衡：2MHCO3(s)eq o(,sup9()M2CO3(s)H2O(g)CO2(g)上述反应达平衡时体系的总压为46 kPa。保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5 kPa

15、，CO2(g)的初始压强应大于_kPa。解析(1)由于溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比，比例系数为y molL1kPa1，因此当大气压强为p kPa，大气中CO2(g)的物质的量分数为x时，溶液中CO2(aq)浓度为ypx molL1。设溶液中H浓度为a molL1，由反应CO2(aq)H2O(l)H(aq)HCOeq oal(,3)(aq)，可得c(HCOeq oal(,3)c(H)a molL1，cCO2(aq)ypx molL1，则K2eq f(a2,ypx)，解得aeq r(K2ypx)。(2)平衡体系总压为46 kPa，则由2MHCO3(s),M2CO3(s)H2O(g)C

16、O2(g)可得p(H2O)p(CO2)23 kPa，Kp2323。若保持温度不变，设开始先通入CO2的压强为x kPa，平衡时水蒸气分压为5 kPa时，可列“三段式”：2MHCO3(s) eq o(,sup9()M2CO3(s)H2O(g)CO2(g)起始/kPa 0 x转化/kPa 5 5平衡/kPa 5 5xKp23235(5x)，解得x100.8，故为使平衡时水蒸气分压小于5 kPa，CO2(g)初始压强应大于100.8 kPa。答案(1)eq r(K2ypx)(2)100.89(2021山东名校模拟)消除氮氧化物的污染对建设生态文明具有重要的意义。回答下列问题：(1)用活性炭还原法可以

17、处理氮氧化物，发生反应为C(s)2NO(g)N2(g)CO2(g)。已知：C(s)和CO(g)的燃烧热分别为393.5 kJmol1和283 kJmol1；CO(g)和NO(g)反应的热化学方程式为2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)H747.8 kJmol1。则用活性炭还原法反应的H_ kJmol1，欲提高NO平衡转化率，可采取的措施有_。实验室模拟活性炭还原氮氧化物的过程。向2 L固定容积的密闭容器中，加入足量的活性炭，再充入1 mol NO，在一定温度下反应，50 min时达到平衡，测得混合气体中CO2的物质的量为0.2 mol，则平衡时NO的转化率为_，该反应的平衡常数K

18、p_(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。(2)Cl2也可以与NO反应：2NOCl(g)2NO(g)Cl2(g)。一定温度下，用NOCl和Cl2表示该反应的反应速率分别为v正k正c2(NOCl)，v逆k逆c2(NO)c(Cl2)(k正、k逆为速率常数)。向2 L密闭容器中充入a mol NOCl(g)，测得NO的物质的量浓度与温度的关系如图所示(x”“T2；根据题中信息可利用物质的量浓度关系列出三段式：2NOCl(g)2NO(g)Cl2(g)eq avs4al(起始浓度/molL1) 0.5a 0 0eq avs4al(变化浓度/molL1) x x 0.5xeq avs4al

19、(平衡浓度/molL1) 0.5ax x 0.5x平衡时，v正v逆，则eq f(k正,k逆)eq f(c2NOcCl2,c2NOCl)eq f(x20.5x,0.5ax2)eq f(0.5x3,0.5ax2)。答案(1)575.3降温、减少生成物的浓度40%eq f(1,9)(2)eq f(0.5x3,0.5ax2)10(2021威海模拟)(1)已知2NO(g)O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：第一步：2NO(g)N2O2(g)(快速平衡)第二步：N2O2(g)O2(g)2NO2(g)(慢反应)用O2表示的速率方程为v(O2)k1c2(NO)c(O2)；用NO2表示的速率方程为v(NO

20、2)k2c2(NO)c(O2)，k1与k2分别表示速率常数，则eq f(k1,k2)_。下列关于反应2NO(g)O2(g)2NO2(g)的说法正确的是_(填序号)。A增大压强，反应速率常数一定增大B第一步反应的活化能小于第二步反应的活化能C反应的总活化能等于第一步和第二步反应的活化能之和(2)反应2NO2(g)N2O4(g)(H0)，用分压(某组分的分压等于总压与其物质的量分数的乘积)表示的lg Kp(Kp为平衡常数)与eq f(1,T)(T为温度)的关系如图。能正确表示lg Kp与eq f(1,T)关系的曲线是_(填“a”或“b”)。298 K时，在容积固定的密闭容器中充入一定量的NO2，平

21、衡时NO2的分压为100 kPa。已知Kp2.7103 kPa1，则NO2的转化率约为_(保留两位有效数字)。解析(1)由于v(O2)k1c2(NO)c(O2)，v(NO2)k2c2(NO)c(O2)，则eq f(k1,k2)eq f(vO2,vNO2)，根据化学反应方程式2NO(g)O2(g)2NO2(g)可知，eq f(k1,k2)eq f(vO2,vNO2)eq f(1,2)。反应速率常数只与温度有关，只要温度不变，反应速率常数就不变，A错误；活化能越大的反应其反应速率越慢，第一步比第二步反应快，说明第一步反应的活化能小于第二步反应的活化能，B正确；反应的总活化能由反应速率最慢的反应的活化能决定，对该反应来说，反应的总活化能由第二步反应的活化能决定，C错误。(2)根据反应方程式2NO2(g)N2O4(g)(H0)可知，该反应的正反应为放热反应，升高温度，即T增大，eq f(1,T)减小，化学平衡向逆反应方向移动，Kp减小，lg Kp减小，即eq f(1,T)与lg Kp成正相关，所以能正确表示lg Kp与eq f(1,T)关系的曲线是a。假设开始投入NO2的物质的量为1 mol，转化率为x，用三段式计算：2NO2(g)N2O4(g)起始量/mol 1 0转化量/mol x 0.5x平衡量/mol 1x 0.5x同温同体积下，气体的压强之比等于物质的量之比