专题七 大题题空逐空突破 活化能、速率常数集训

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)阳VO已知该反应速率=k匸C4(NHJC6(NO),v汁=k、+-cx(NJcy(H2O)(k「k、十分别是正、逆反应速率常数)，该反应的平衡常数K=k正/k逆，则x=,y=正逆答案50解析当反应达到平衡时有V正二v逆，即k正・C4(NH3)・C6(NO)=k逆・Cx(N2)・cy(H2O),变换可得k正二cx(N2)・cy(H2O)k逆C4(NH3).C6(NO)，该反应的平衡常数K=k正/k逆平衡状态下K二C5(N2)C4(NH3)・C6(NO)，所以x=5,y二0。N2O是一种强温室气体，且易形成颗粒性污染物，研究N2O的分解对环境保护有重要意义。碘蒸气的存在能大幅度提高N2O的分解速率，反应历程为：第一步I2(g)2I(g)(快反应)第二步I(g)+N2O(g)—N2(g)+lO(g)(慢反应)F列表述正确的第三步IO(g)+N2O(g)一N2(g)+O2(g)+I(g)(快反应)实验表明，含碘时N2O的分解速率方程v=kc(N2O)・co.5(I2)(k为速率常数)。是(填字母)。I2浓度与N2O分解速率无关第二步对总反应速率起决定作用第二步活化能比第三步小IO为反应的中间产物答案BD解析N2O分解反应中，实验表明，含碘时N2O的分解速率方程v二k・c(N2O).co.5(I2)(k为速率常数)和碘蒸气浓度有关，故A错误；第二步I(g)+N2O(g)—N2(g)+IO(g)(慢反应)，在整个反应过程中对总反应速率起到决定性作用，故B正确；第二步反应慢说明活化能比第三步大，故C错误。化学动力学上将一步完成的反应称为基元反应。对于基元反应：aA+bB—cC+dD，其速率方程为v=k・ca(A).cb(B)(k为只与温度有关的速率常数)，复杂反应(由几个基元反应构成)的速率取决于慢的基元反应。⑴已知反应NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)AHVO,在温度低于250°C时是由两个基元反应构成的复杂反应，该反应的速率方程为v=k・C2(NO2)，则其两个基元反应分别为：I.===Nq+；ll.略，这两个反应中活化能较小的是。(2)某科研小组测得380C时该反应的c(NO2)、c(CO)与生成CO2的速率［v(CO2)］的关系如下:c(CO)/(mol・L-i)0.0250.050.025c(NO2)/(mol・L-i)0.040.040.12v(CO2)/(mol・Lt・st)2.2X10-44.4X10-46.6X10-4则该温度下的反应速率常数k=L・mo卜i・st。答案(1)2NO2NOII(2)0.22解析(1)温度低于250C时，该反应的速率方程式为v二k・c2(NO2)，说明NO2和CO不参与同一个基元反应，且no2参与的基元反应为慢反应，决定了该反应的反应速率，基元反应I中产物有no3，根据元素守恒可知该基元反应反应物应为NO2，则该基元反应I为：2NO2===Nq+NO;活化能越大，反应速率越慢，基元反应I决定整个反应速率，说明反应I活化能较大，即反应II活化能较小。(2)根据表格分析可知CO和NO2的浓度均会影响反应速率，由于该反应不是基元反应，由题意可设该反应的正反应速率—k・c(NO2).c(CO),将表格中相应数据代入有2.2X10-4mol・L-i・s-i=kX0.04mol・L-1X0.025mol・L-i，可解得k二0.22L・mol-i.s-i。(1)温度为片C时，将等物质的量的CO2和H2充入体积为1L的密闭容器中发生反应：CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)AH=-31.4kJ・mo卜iK=2实验测得：V正=正egCd),V戶逆HHCOOH),k正、k逆为速率常数。TiC时,k逆=(以k正表示)。(2)当温度改变为T2C时，k正=1.9k逆，则T2C时平衡压强片C时平衡压强(填“〉”“V”或“=”)，理由是。答案(1)0.5k正⑵>CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)为放热反应，温度升高，平衡常数减小，平衡左移，气体的物质的量增加，总压强增大；温度升高，总压强增大解析⑴反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)达到化学平衡时有v正二v逆即£正c(CO2).c(H2)二k逆c(HCOOH),所以正二c；COCOC°H))二彳，所以k正二2k逆，即k逆二0.5k正。(2)当温度改变为T时，k正二1.9k逆，则K二:COCOOH)\正二1・9<2,说明平衡逆向移动，气体的物e(CO2>C(H2丿k逆质的量增大，总压强增大；该反应的正反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，所以温度T2＞片，温度升高，总压强增大。5•已知在一定温度下的可逆反应N2°4(g)2NO2(g)中，v正=£正・c(N2O4),v逆=£逆・c2(NO2)(k正、k逆只是温度的函数)。若该温度下的平衡常数K=10，则k正=k逆。升高温度，k正逆正逆正增大的倍数傾“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。正逆答案10大于解析当反应达到平衡时，V正二v逆，即k正・c(N2O4)二k逆・C2(NO2)。k正，逆,(N"NOJ=k逆'K二10k逆；该反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动V正增大的倍数大于k逆增大的倍数。6.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=c(MbO2)c(Mb)・p(O2)。在37°C条件下达到平衡时，测得肌红蛋白的结合度度a)与p(O2)的关系如图所示［a=生成的c(MbO2)初始的c(Mb)X100%］。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)。⑴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逆的式正逆正逆子表示)。(2)试求出图中c点时，上述反应的平衡常数K=。已知k逆=60st,则速率常逆数k=s-i・kPa-i。正■答案⑴右(2)2kPa120解析⑴可逆反应达到平衡状态时V正二v逆由于v正=k正・c(Mb)・p(O2),逆二k逆・c(MbO2),所以k正.c(Mb).p(O2)二k逆・c(MbO2)，严二c(MMbOO)，而反应Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)的平衡常数K二c(MbO2)c(Mb)・p(O2)(2)将c点时，p(O2)二4.5kPa，肌红蛋白的结合度(a是90%带入平衡常数表达式中可得K二c(MbO2)c(Mb)・p(OJ由于K_2,k逆二60s-1代入该式子，可得k0.9k正(1-0.9)X4.5kPa_2kPa；K_k逆正_K・k逆_2X60s-i.kPa-i_120s-i・kPa-i。7•研究表明，反应2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g)AH=-664.1kJ・mo卜1中，正反应速率为v=k-C2(NO)・C2(H2),其中kp为速率常数，此处只与温度有关。当t=t.时，v=正正2正1正v1，若此刻保持温度不变，将c(NO)增大到原来的2倍,c(H2)减少为原来的2,v正=卩2。贝y有v1(填“〉”“<”或“=”)v2。答案=解析根据V正_k正・C2(NO).C2(H2)，当c(NO)增大到原来的2倍，c(H2)减少为原来的|时，V1与V大小相等。8.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程如下：反应I：2NO(g)N2O2(g)(快)AH1<0V1E=k1£c2(NO)，V1戶1逆c(N2O2)；反应II：N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)AH2<0V2正=k2正C(N2O2)・C(O2)，V2逆=k2逆C2(NO2)。一定条件下，反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，平衡常数K=(用含k1正、k1逆、k2正、k2逆的代数式表示)。反应I的活化能Ei(填“〉”“<”或“=”)反应II的活化能Eno已知反应速率常数k随温度升高而增大，则升高温度后k2正增大的倍数k2逆增大的倍数(填“大于”“小于”或“等于”)。k・k答案⑴出2正<(2)小于"1逆°k2逆解析(1)由反应达平衡状态，所以v1正二V1逆、v2正二V2逆，所以V1正•V2正二V1逆•V2逆，即k1正・C2(NO)・k2正・C(N2O2)・C(O2)_k1逆・C(N2O2)・对逆，C2(NQ)，则有：K__kl正k2正k•kk1逆勺逆因为决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反应II，所以反应I的活化能E］远小于反应1的活化能晳。