第2章 章末提升课 第1课时 平衡常数、反应速率常数的综合应用（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二化学选择性必修1 化学反应原理学习笔记（鲁科版 京粤闽皖豫宁陕专版）

章末提升课

第1课时　平衡常数、反应速率常数的综合应用

[核心素养发展目标]　1.了解反应速率常数及其与平衡常数的关系。2.掌握多重平衡体系中有关平衡常数的计算。

一、反应速率常数及其与平衡常数的关系

　　对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)，若v正、v逆可分别表示为v正=k正·ca(A)·cb(B)、v逆=k逆·cc(C)·cd(D)。达平衡时v正=v逆，平衡常数K==，故K=。

例1　2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH=-746.5 kJ·mo，测得在某温度下一定体积的密闭容器中，NO和CO浓度随时间的变化如表所示：

 

(1)前4 s内的速率v(NO)=　　　　。 

(2)实验测得，v正=k正c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆为反应速率常数)。在一定温度下，向2 L的密闭容器中充入NO和CO气体各1 mol，NO的转化率为40%时达到化学平衡，则=　　　(保留两位小数)。 

答案　(1)2.25×10-4 mol·L-1·s-1　(2)0.49

解析　(1)前4 s内NO的浓度变化量为1.00×10-3 mol·L-1-0.10×10-3 mol·L-1=9.00×10-4 mol·L-1，则前4 s内的速率v(NO)==2.25×10-4 mol·L-1·s-1。

(2)由题意列出三段式：

　　　　　　　　2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

开始/(mol·L-1)　　0.5　　　0.5　　　0　　　0

变化/(mol·L-1)　　0.2　　　0.2　　　0.1　　0.2

平衡/(mol·L-1)　　0.3　　　0.3　　　0.1　　　0.2

平衡时v正=v逆，即k正×0.32×0.32=k逆×0.1×0.22，解得≈0.49。

例2　Bodenstein研究了反应：2HI(g)H2(g)+I2(g)　ΔH>0。 在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如表所示：

 

(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为　　　　　　　　　。 

(2)上述反应中，正反应速率v正=k正x2(HI)，逆反应速率v逆=k逆x(H2)·x(I2)，其中k正、k逆为正、逆反应速率常数，则k逆=　　　　(用含K和k正的代数式表示)。若起始时，x(HI)=1，k正=0.002 7 min-1，则在t=40 min时，v正=　　　　min-1(结果保留3位有效数字)。 

答案　(1)　(2)　1.95×10-3

1.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)，测得不同温度下PCl3(g)的转化率α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是速率常数，只与温度有关)，下列说法错误的是(　　)

A.该反应的ΔH<0

B.M点：>

C.升高温度，k正增大的倍数小于k逆增大的倍数

D.T1时，若平衡体系中c(Cl2)=0.25 mol·，则=18

答案　D

解析　由图可知，T2先达到平衡，T2>T1，T2平衡时PCl3的转化率低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，ΔH<0，A正确；M点未达到平衡，则正反应速率大于逆反应速率，即k正·c(PCl3)·c(Cl2)>k逆·c(PCl5)，故>，B正确；正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K值减小，说明k正增大的倍数小于k逆增大的倍数，C正确；T1时，平衡体系中PCl3的转化率为80%，c(Cl2)=0.25 mol·L-1，设PCl3初始物质的量浓度为x mol·L-1，列出三段式：

　　　　　　　　PCl3(g)+ Cl2(g)PCl5(g)

初始/(mol·L-1)　　　x　　　x　　　　0

转化/(mol·L-1)　　　0.8x　　0.8x　　0.8x

平衡/(mol·L-1)　　　0.2x　　0.25　　0.8x

则===16，D错误。

2.氧硫化碳(COS)的脱硫处理。在一定条件下用水蒸气与氧硫化碳反应是常用的脱硫方法，其热化学方程式为COS(g)+H2O(g)H2S(g)+CO2(g)　ΔH=-35 kJ·mol-1。

(1)向容积为2 L的密闭容器中加入等物质的量的水蒸气和氧硫化碳，在一定条件发生上述脱硫反应测得一定时间内COS(g)和CO2(g)的物质的量变化如下表所示：

 

①0~5 min内以COS(g)表示的反应速率v(COS)=　　　　　。 

②若15 min末改变温度为T2 ℃，由表中数据变化判断T1　　　　　(填“>”“<”或“=”)T2。 

③若15 min末保持温度T1℃不变，向该容器中继续加入水蒸气和氧硫化碳各2 mol，重新达到平衡时，CO2(g)的物质的量　　　　　(填字母)。 

a.等于1.2 mol

b.等于2.4 mol

c.1.2 mol<n(CO2)<2.4 mol

d.大于2.4 mol