第二章 专题强化练2 突破速率常数（含答案解析）-鲁科版高中化学高二上册（选必一）

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专题强化练2　突破速率常数题组一　速率常数的应用1.某反应A(g)+B(g) C(g)+D(g)的速率方程为v=k·cm(A)·cn(B),改变反应物浓度时,反应的瞬时速率如下表所示:下列说法不正确的是(　　)A.表格中的c1=0.75、v2=6.4B.该反应的速率常数k=6.4×10-3 min-1C.由以上数据可知浓度对速率的影响是实验测得的,无法通过化学方程式直接得出D.升温、加入催化剂、缩小容积(加压),使k增大导致反应的瞬时速率加快2.用O3处理烟气中NO时发生反应NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)。向容积为2 L的密闭容器中充入0.4 mol NO、0.6 mol O3,测得不同温度下NO的体积分数随时间的变化如图所示。已知v正=k正c(NO)·c(O3),v逆=k逆c(NO2)·c(O2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。下列说法正确的是(　　)A.高温有利于提高容器中NO的平衡转化率B.T1温度下,0~t1 min内的平均速率v(NO)=0.3t1 mol·L-1·min-1C.M点,k正>3k逆D.T2温度下,若向2 L密闭容器中充入0.6 mol NO、0.4 mol O3,达平衡时c(NO2)小于原平衡时c(NO2)3.在一定条件下,向密闭容器中充入4.0 mol A和8.0 mol B,发生反应2A(g)+6B(g) C(g)+4D(g)。测得相同时间内A的转化率随温度的变化如图1所示(虚线表示A的平衡转化率随温度的变化);速率常数的对数lgk与温度的倒数1T之间的关系如图2所示。已知:①对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),Kx=xp平(C)·xq平(D)xm平(A)·xn平(B),x为物质的量分数。②已知该反应的速率方程v正=k正c2(A)·c6(B),v逆=k逆c(C)·c4(D),k正、k逆是速率常数。下列说法错误的是(　　)A.正反应的ΔHT25.已知反应2NO(g)+Br2(g) 2NOBr(g)　ΔH[速率方程为v=kc2(NO)·c(Br2),k为速率常数],该反应机理可分为两步:(1)NO(g)+Br2(g) NOBr2(g)　快[平衡常数Kc=c平(NOBr2)c平(NO)·c平(Br2)](2)NOBr2(g)+NO(g) 2NOBr(g)　慢　[速率方程为v1=k1·c(NO)·c(NOBr2),k1为速率常数,该反应速率近似认为是总反应的速率]。将2 mol NO与1 mol Br2放入1 L的恒温容器中反应。下列说法错误的是(　　)A.k=k1KcB.反应物消耗一半时的反应速率与反应起始时的反应速率的比是1∶8C.10 s时反应达平衡,平衡时n(NO)=n(NOBr),则0~10 s内,用NO表示的平均反应速率为0.10 mol·L-1·s-1D.达到平衡后,若增大压强,平衡移动的方向与温度升高平衡移动的方向相反,则ΔH>06.某温度下,在起始压强为80 kPa的刚性容器中,发生NO的氧化反应:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)　ΔH,该反应的反应历程分两步进行,其速率方程和反应过程中能量变化如下:①2NO(g) N2O2(g)　v1正=k1正c2(NO)　v1逆=k1逆c(N2O2)②N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)　v2正=k2正c(N2O2)·c(O2)　v2逆=k2逆c2(NO2)下列说法正确的是(　　)A.NO的氧化反应的决速步的活化能是(E5-E3) kJ·mol-1B.一定温度下,2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的平衡常数K=k1正·k2正k1逆·k2逆C.升高温度,NO的氧化反应的化学平衡向正反应方向移动D.该温度下,将等物质的量的NO和O2混合发生反应(忽略2NO2 N2O4),NO的平衡转化率为40%时,该反应的平衡常数Kp=180 kPa-17.回答下列问题:(1)在T2 K、1.0×104 kPa下,等物质的量的CO与CH4混合发生反应:CO(g)+CH4(g) CH3CHO(g)。v正-v逆=k正p(CO)·p(CH4)-k逆p(CH3CHO),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,p为气体的分压(p=气体总压×体积分数)。用气体分压表示的平衡常数Kp=4.5×10-5 kPa-1,某时刻CO转化率为20%,v正v逆=　　　　。 (2)探索氮氧化物反应的特征及机理,对处理该类化合物的污染问题具有重要意义。回答下列问题:NO2可发生反应生成N2O4,化学方程式为2NO2(g) N2O4(g),上述反应达到平衡后,升高温度可使体系颜色加深。已知该反应的正反应速率方程为v正=k正·c2(NO2),逆反应速率方程为v逆=k逆·c(N2O4),其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数。如图中lg k表示速率常数的对数,A、B、C、D点的纵坐标分别为a+1.5、a+0.5、a-0.5、a-1.5,则温度为T1 K时化学平衡常数K=　　　　L·mol-1。上述反应达到平衡后,继续通入一定量的NO2,与原平衡相比,NO2的平衡转化率将　　　　。 答案与分层梯度式解析1.D　将题表中数据组从左到右依次编号为1、2、3、4、5、6,第1、2组数据代入速率方程得:1.6×10-3 mol·L-1·min-1=k×(0.25 mol·L-1)m×(0.05 mol·L-1)n、3.2×10-3 mol·L-1·min-1=k×(0.50 mol·L-1)m×(0.05 mol·L-1)n,联立两式得m=1;同理,将第2组和第4组数据代入速率方程,可得n=0;将m=1、n=0及第1组数据代入速率方程得1.6×10-3mol·L-1·min-1=k×0.25 mol·L-1,该反应的速率常数k=6.4×10-3 min-1;由以上分析可知反应速率与A的浓度成正比,则4.8×10−31.6×10−3=c10.25,解得c1=0.75,将第5组数据代入速率方程,v2×10-3mol·L-1·min-1=6.4×10-3 min-1×1.00 mol·L-1,解得v2=6.4,A、B正确。由m=1,n=0可知浓度对速率的影响是实验测得的,无法通过化学方程式直接得出,C正确;速率常数与浓度无关,缩小容积(加压)不会使k增大,D错误。2.C　T2温度下先达到化学平衡状态,故T2>T1,T2温度下平衡时NO的体积分数比T1温度下平衡时NO的体积分数大,说明升高温度,平衡逆向移动,故该反应的正反应为放热反应,高温不利于提高容器中NO的平衡转化率,A错误;反应前后体系中气体的总物质的量不变,则t1 min时,T1温度下NO减小的物质的量为0.4 mol-0.1×(0.4 mol+0.6 mol)=0.3 mol,所以v(NO)=0.3mol2 L×t1min=0.15t1 mol·L-1·min-1,B错误;M点对应的时刻为t1 min,可列出三段式:NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)c始/mol·L-1　　0.2　　0.3　　0　　0Δc/mol·L-1　　0.15　　0.15　　0.15　　0.15ct1/mol·L-1　　0.05　　0.15　　0.15　　0.15由于未达到平衡状态且反应正向进行中,故v正>v逆,即k正×0.05 mol·L-1×0.15 mol·L-1>k逆×0.15 mol·L-1×0.15 mol·L-1,则k正>3k逆,C正确;原平衡是T2温度下向2 L的密闭容器中充入0.4 mol NO、0.6 mol O3达到的平衡状态,由于NO和O3按物质的量之比为1∶1反应,若向2 L密闭容器中充入0.6 mol NO、0.4 mol O3,达平衡时产生NO2的物质的量相同,故达平衡时c(NO2)也等于原平衡时的c(NO2),D错误。3.D　由题图可知,随温度升高,A的平衡转化率降低,则升温平衡逆向移动,正反应为放热反应,ΔHvN(逆),因为反应过程中,正反应速率不断减小,所以vM(正)>vN(正)>vN(逆),A正确;L点后X的质量分数还在减小,所以L点反应未达到平衡状态,B错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,k正和k逆均增大,C错误;T1 ℃时反应达到平衡状态后,X的质量分数为30%,则Y的质量分数为1-30%=70%,又因为X(g) Y(g),所以M(X)=M(Y),那么X、Y的物质的量分数分别为30%、70%,平衡常数K=73,若T2 ℃时k正=k逆,平衡时,k正c平(X)=k逆c平(Y)则平衡常数K=c平(Y)c平(X)=k正k逆=1,又因反应为放热反应,则升高温度,K减小,故T2>T1,D错误。名师点睛正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系对于反应:aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),若v正=k正·ca(A)·cb(B),v逆=k逆cc(C)·cd(D),平衡常数K=cc平(C)·cd平(D)ca平(A)·cb平(B),反应达到平衡时v正=v逆,平衡常数K=k正k逆。5.D　由Kc=c平(NOBr2)c平(NO)×c平(Br2)可得c平(NOBr2)=Kc×c平(NO)·c平(Br2),则平衡时v1=k1Kcc2(NO)×c(Br2),反应2NO(g)+Br2(g) 2NOBr(g)可由反应(1)+(2)得到,由于反应(1)快,反应(2)慢,总反应速率由反应(2)决定,v=v1=kc2(NO)·c(Br2)=k1Kcc2(NO)×c(Br2),得出k=k1Kc,A正确;v=kc2(NO)c(Br2),反应物消耗一半时剩余物质浓度均为起始时的一半,v'=k[12c(NO)始]2×12c(Br2)始,此时反应速率与反应起始时的反应速率的比是1∶8,B正确;设平衡时Br2转化的浓度为x mol·L-1,列三段式:2NO(g)+Br2(g) 2NOBr(g)c(起始)/mol·L-1　　2　　1　　0c(转化)/mol·L-1　　2x　　x　　2xc(平衡)/mol·L-1　　2-2x　　1-x　　2x平衡时n(NO)=n(NOBr),则2-2x=2x,x=0.5,则0~10 s内,v(NO)=2×0.5mol·L−110 s=0.10 mol·L-1·s-1,C正确;增大压强,平衡正向移动,若温度升高平衡逆向移动,则ΔH