2024版化学新教材鲁科版（闽粤皖京豫）教师用书配套课件第7章化学反应的方向、限度与速率第7章第43讲热点强化17　化学平衡常数与速率常数的关系

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2024-11-17 0 0 333.79KB 4 页 5.9玖币

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热点强化 17　化学平衡常数与速率常数的关系

正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系

对于基元反应 aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cc(C)·cd(D)，

平衡常数 K＝＝，反应达到平衡时 v正＝v逆，故 K＝。

例　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·mol －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“<”)T1。

答案　1 mol2·L－2　>

解析　解题步骤及过程：

步骤 1　代入特殊值：

平衡时 v正＝v逆，即

k正·c(CH4)·c(H2O)＝k逆·c(CO)·c3(H2)；

步骤 2　适当变式求平衡常数，

K1＝＝；k正＝k逆，K1＝1 mol2·L－2

步骤 3　求其他，

K2＝＝；k正＝1.5k逆，K2＝1.5 mol2·L－2；1.5>1，平衡正向移动，升高温度平衡向吸热方向

移动，则 T2>T1。

1．利用 NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去 NO 的主要反应如下：

4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(l)　ΔH＜0

已知该反应速率 v正＝k正·c4(NH3)·c6(NO)，v逆＝k逆·cx(N2)·cy(H2O)(k正、k逆分别是正、逆反应

速率常数)，该反应的平衡常数 K＝，则 x＝________，y＝________。

答案　5　0

解析　当反应达到平衡时有 v正＝v逆，即 k正·c4(NH3)·c6(NO)＝k逆·cx(N2)·cy(H2O)，变换可得

＝，该反应的平衡常数 K＝，平衡状态下 K＝，所以 x＝5，y＝0。

2．乙烯气相直接水合法过程中会发生乙醇的异构化反应：C2H5OH(g)CH3OCH3(g)　ΔH

＝＋ 50.7 kJ·mol －1，该反应的速率方程可表示为 v正＝k正·c(C2H5OH) 和v逆＝k

逆·c(CH3OCH3)，k正和k逆只与温度有关。该反应的活化能 Ea(正)__________(填“>”“＝”或

“<”)Ea(逆)，已知：T ℃时，k正＝0.006 s－1，k逆＝0.002 s－1，该温度下向某恒容密闭容器中

充入 1.5 mol 乙醇和 4 mol 甲醚，此时反应________(填“正向”或“逆向”)进行。

答案　>　正向

解析　该反应焓变大于 0，焓变＝正反应活化能－逆反应活化能，所以 Ea(正)>Ea(逆)；反应达

到平衡时正、逆反应速率相等，即 k正·c(C2H5OH)＝k逆·c(CH3OCH3)，所以有＝＝K，T ℃时，

k正＝0.006 s－1，k逆＝0.002 s－1，所以该温度下平衡常数 K＝＝3，所以该温度下向某恒容密

闭容器中充入 1.5 mol 乙醇和 4 mol 甲醚时，浓度商 Q＝<3，所以此时反应正向进行。

3．肌肉中的肌红蛋白(Mb) 与O2结合生成 MbO2，其反应原理可表示为 Mb(aq) ＋

O2(g)MbO2(aq)，该反应的平衡常数可表示为 K＝。在 37 ℃条件下达到平衡时，测得肌

红蛋白的结合度(α)与p(O2)的关系如图所示[α＝×100%]。研究表明正反应速率 v正＝k

正·c(Mb)·p(O2)，逆反应速率 v逆＝k逆·c(MbO2)(其中 k正和k逆分别表示正反应和逆反应的速率

常数)。

(1)试写出平衡常数 K与速率常数 k正、k逆之间的关系式为 K＝________(用含有 k正、k逆的式

子表示)。

(2)试求出图中 c点时，上述反应的平衡常数 K＝________ kPa－1。已知 k逆＝60 s－1，则速率

常数 k正＝______s－1·kPa－1。

答案　(1)　(2)2　120

解析　(1)可逆反应达到平衡状态时，v正＝v逆，所以 k正·c(Mb)·p(O2)＝k逆·c(MbO2)，＝，而

平衡常数 K＝＝。(2)c 点时，p(O2)＝4.50 kPa，肌红蛋白的结合度 α＝90%，代入平衡常数表

达式中可得 K＝＝kPa－1＝2 kPa－1；K＝，则 k正＝K·k逆＝2 kPa－1×60 s－1＝120 s－1·kPa－1。

4．(2022·青岛高三模拟)乙烯、环氧乙烷是重要的化工原料，用途广泛。

实验测得 2CH2==CH2(g) ＋O2(g)2 (g) 　ΔH<0 中， v逆＝k逆·c2( ) ，v正＝k正·c2

(CH2==CH2)·c(O2)(k正、k逆为速率常数，只与温度有关)。

(1)反应达到平衡后，仅降低温度，下列说法正确的是________(填字母)。

A．k正、k逆均增大，且 k正增大的倍数更多

B．k正、k逆均减小，且 k正减小的倍数更少

C．k正增大、k逆减小，平衡正向移动

D．k正、k逆均减小，且 k逆减小的倍数更少

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摘要：

热点强化17　化学平衡常数与速率常数的关系正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系对于基元反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cc(C)·...

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