第2章 第3节 第3课时 速率常数与压强平衡常数-【新课程学案】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册教师用书word（鲁科版 单选版）

第三课时　速率常数与压强平衡常数

命题热点(一)——速率常数及其应用

 　　[例1]　某科学家研究了下列反应:2HI(g)⇌H2(g)+I2(g),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:

　　上述反应中,正反应速率为v正=k正x2(HI),逆反应速率为v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为　　　　(以K和k正表示)。若k正=0.002 7 min-1,在t=40 min时,v正=　　　　min-1。 

[解析]　平衡时,v正=v逆,即k正x2(HI)=k逆x(H2)·x(I2),则===K,k逆=;v正=k正x2(HI)=0.002 7 min-1×0.852≈1.95×10-3 min-1。

[答案]　　1.95×10-3

|归纳拓展|正、逆反应速率与化学平衡常数间的关系

[以反应:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)为例]

已知v(正)=k正·c2(SO2)·c(O2)

v(逆)=k逆·c2(SO3),其中k正、k逆为正、逆反应速率常数。反应达到平衡时,v(正)=v(逆),即:k正·(SO2)·c平(O2)=k逆·(SO3)

==K

[题点多维训练]

1.已知:NO(g)+O3(g)⇌NO2(g)+O2(g)　ΔH。实验测得速率方程为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,只与温度、催化剂有关,与浓度无关)。向2 L恒容密

闭容器中充入0.4 mol NO(g)和0.6 mol O3(g)发生上述反应,测得NO的体积分数x(NO)与温度和时间的关系如图所示。下列说法正确的是              (　　)

A.此反应ΔH>0

B.正、逆反应活化能的大小关系为Ea(正)>Ea(逆)

C.T1温度下的>T2温度下的

D.化学反应速率:c点的v正>b点的v逆>a点的v正

解析:选D　T1>T2,T1时x(NO)大,则升高温度,平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,ΔH<0,故A错误;由于该反应的逆反应为吸热反应,则ΔH<0,故正、逆反应活化能:Ea(正)<Ea(逆),故B错误;当反应达到平衡时,正逆反应速率相等,k正c平(NO)·c平(O3)=k逆c平(NO2)·c平(O2),==K,由于T1>T2,升高温度,平衡逆向移动,K值减小,则T1温度下的<T2温度下的,故C错误;T1>T2,c点未达平衡状态,b点达平衡状态,正逆反应速率相等且x(NO):b点<c点,b点温度和反应物浓度均大于a点,反应速率大于a点,故化学反应速率:c点的v正>b点的v逆>a点的v正,故D正确。

2.三氯氢硅(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-1,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时反应的平衡转化率α=　　　　%。平衡常数K343 K=　　　　(保留2位小数)。 

(2)比较a、b处反应速率大小:va　　　　vb(填“大于”“小于”或“等于”)。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、逆反应速率常数,x为物质的量分数,计算a处的=　　　　(保留1位小数)。 

解析:(1)温度越高,反应越先达到平衡,根据图示,左侧曲线对应的温度为343 K,343 K时反应的平衡转化率为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点所在曲线对应的温度高于b点所在曲线对应的温度,所以a点反应速率大于b点反应速率。a点所在曲线达到平衡时,v正=v逆,即k正(SiHCl3)=k逆x平(SiH2Cl2)x平(SiCl4),从题图上可知a点所在曲线平衡时SiHCl3的转化率为22%,设投入SiHCl3 y mol,则根据三段式法得:

代入k正(SiHCl3)=k逆x平(SiH2Cl2)x平(SiCl4)得,k正0.782=k逆0.112,=　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。