第2章 实践与应用2：速率常数及应用-【精彩三年】2024-2025学年高中化学选择性必修1课程探究与巩固PPT课件（人教版2019）

实践与应用2：速率常数及应用 第二章　化学反应速率与化学平衡 速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L-1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比，而速率常数是其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。 一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其化学计量数为指数的幂的乘积成正比。对于反应：aA(g)＋bB(g)⥫⥬gG(g)＋hH(g)，则v正＝k正ca(A)·cb(B)(其中k正为正反应的速率常数)，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)(其中k逆为逆反应的速率常数)。 1．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。 2．速率常数与化学平衡常数之间的关系 例题 三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。 对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)　ΔH＝＋48 kJ/mol，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。 (1)343 K时，SiHCl3的平衡转化率α＝________%，平衡常数K343 K＝____________(保留2位小数)。 22 0.02 > 1.3 1．[2023·温州中学检测]NH3去除NO的反应原理为4NH3(g)＋6NO(g)⥫⥬5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH<0，反应速率与浓度之间存在关系： v正＝k正·c4(NH3)·c6(NO)，v逆＝k逆·c5(N2)·c6(H2O)，k正、k逆为速率常数，只受温度影响。350 ℃时，在2 L恒容密闭容器中通入0.9 mol NH3(g)和1.2 mol NO(g)发生反应，保持温度不变，5 min后反应达平衡，NO的转化率为50%。下列说法正确的是(　　) 迁移应用 C A．0～5 min，用NH3表示的化学反应速率为0.06 mol·L-1·min-1 B．350 ℃时，该反应的平衡常数为0.5 C．其他条件不变，向反应后的容器中再通入0.9 mol NH3(g)和1.2 mol NO(g)，重新达到平衡时NO的体积分数增大 D．当温度改变为T ℃时，若k正＝k逆，则T>350 迁移应用 迁移应用 迁移应用 迁移应用 在Na2S2O3耗尽时溶液变蓝色瞬间记录用时，测得不同起始浓度下反应时间、反应速率与反应速率常数如表所示。 迁移应用 实验编号 1 2 3 4 5 0.20 mol·L-1(NH4)2S2O8溶液用量/mL 2.0 1.0 0.5 2.0 2.0 0.20 mol·L-1 KI溶液用量/mL 2.0 2.0 2.0 1.0 0.5 0.20 mol·L-1(NH4)2SO4溶液用量/mL 0 V2 1.5 1.0 1.5 反应时间/s 37 68 133 72 139 反应速率/(10-5 mol·L-1·s-1) 2.0 1.1 0.5 1.0 v5 反应速率常数/(10-3 L·mol-1·s-1) 3.4 3.8 3.4 3.4 4.0 下列说法正确的是(　　) A．上表中的速率为(NH4)2S2O8完全消耗后测得的平均速率 C．表中数据V2＝1.0，v5约为1 D．实验测得的5组反应速率常数不完全相等，说明浓度对k有影响 迁移应用 C 迁移应用 迁移应用 迁移应用 曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度tm。t<tm时，v逐渐增大；t>tm后，v逐渐减小。原因是____________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________。 迁移应用 升高温度，k增大使v逐渐增大，但α减小使v逐渐减小。当t＜tm时，k引起的v的增大大于α引起的v的减小；当t＞tm时，k引起的v的增大小于α引起的v的减小 感谢聆听，再见！ 一定温度下，可逆反应：aA(g)＋bB(g)⥫⥬gG(g)＋hH(g)达到平衡状态时，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)，因平衡时v正＝v逆，则 k正·ca(A)·cb(B)＝k逆·cg(G)·ch(H)，＝＝K。 (2)比较a、b处反应速率大小：va______(填“>”“<”或“＝”)vb。反应速率v＝v正－v逆＝k正x2(SiHCl3)－k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4)，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，则a处的＝__________(保留1位小数)。 【解析】 (1)温度越高，反应越先达到平衡，根据题干图示，343 K时SiHCl3的平衡转化率为22%。设开始时加入SiHCl3的浓度为a mol·L-1，根据化学方程式和SiHCl3的平衡转化率知，达平衡时，SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的浓度分别为0.78a mol·L-1、0.11a mol·L-1、0.11a mol·L-1，化学平衡常数K＝≈0.02。(2)温度越高，反应速率越大，a处所在曲线对应的温度高于b处所在曲线对应的温度，所以a处反应速率大于b处反应速率。a处所在曲线达到平衡时，v正＝v逆，即k正x2(SiHCl3)＝ k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4)，从题图上可知a处所在曲线平衡时SiHCl3的转化率为22%，设投入SiHCl3的物质的量为y mol，则根据三段式法得 代入k正x2(SiHCl3)＝k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4)得，k正(0.78y)2＝k逆(0.11y)2，＝　① 在a处SiHCl3的转化率为20%，根据三段式法得 则＝＝×，将①代入计算得出≈1.3。 【解析】 由题意可得如下三段式： A项，由三段式数据可知，0～5 min，用氨气表示的化学反应速率为＝0.04 mol·L-1·min-1，故A错误；B项，由三段式数据可知，350 ℃时，反应的平衡常数为＝0.25，故B错误；C项，其他条件不 变，向反应后的容器中再通入0.9 mol 氨气和1.2 mol 一氧化氮，相当于增大压强，平衡逆向移动，重新达平衡时，一氧化氮的体积分数增大，故C正确；D项，反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，则反应速率k正·c4(NH3)·c6(NO)＝k逆·c5(N2)·c6(H2O)，＝＝K，当k正＝k逆时，平衡常数K＝1>0.25，说明平衡向正反应方向移动，该反应为放热反应，则反应温度小于350 ℃，故D错误。 2．[2023·镇海中学检测]近似测定(NH4)2S2O8氧化KI的瞬时速率公式v＝k·cm(S2O)·cn(I－)与速率常数k的实验流程如下： 加入KI后发生反应：①S2O＋2I－===I2＋2SO；②I2＋2S2O=== 2I－＋S4O。 B．由实验可知反应的速率公式为v＝k·c(S2O)·c2(I－) 【解析】 该实验所测的速率应为瞬时速率，A错误；根据瞬时速率计算公式，分别选取1、3、4三组数据，代入相关量得到①2×10-5 mol·L-1·s-1＝3.4×10-3 L·mol-1·s-1××，②1×10-5 mol·L-1·s-1＝3.4×10-3 L·mol-1·s-1×× ③0.5×10-5 mol·L-1·s-1＝3.4×10-3 L·mol-1·s-1 ××，联立①②，解 得n＝1；联立②③，解得m＝1，B错误；将v5代入速率公式得到v5× 10-5 mol·L-1·s-1＝4×10-3 L·mol-1·s-1×× ，解之得，v5＝1，C正确；速率常数与反应温度、反应介质(溶剂)、催化剂等有关，甚至会随反应器的形状、性质而异，与浓度无关，D错误。 3．研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为v＝k(1－nα′)。式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO2平衡转化率，α′为某时刻SO2转化率，n为常数。在α′＝0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v-t曲线，如图所示。 【解析】 由于该反应是放热反应，温度升高后α减小。由题中信息可知，v＝k(1－nα′)，升高温度，k增大使v逐渐增大，但α减小使v逐渐减小。当t＜tm时，k引起的v的增大大于α引起的v的减小；当t＞tm时，k引起的v的增大小于α引起的v的减小。 $$