第2章 第2节 第5课时 速率常数与压强平衡常数(拓展课)-【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（人教版）

第5课时 速率常数与压强平衡常数(拓展课)

命题热点(一)——速率常数及其应用

 1.速率常数

(1)含义: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。

(2)应用:对于基元反应,化学反应速率与反应物浓度(或浓度的系数次方)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。

2.速率方程

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。

对于基元反应:aA+bB==gG+hH

则v=kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。

如:①SO2Cl2⇌SO2+Cl2　v=kc(SO2Cl2)

②2NO2⇌2NO+O2　v=kc2(NO2)

③2H2+2NO⇌N2+2H2O  v=k·c2(H2)·c2(NO)

3.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。

　　[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·c2(SO2)·c(O2)=k逆·c2(SO3)==K

[题点多维训练]

1.聚乙烯醇生产过程中会产生大量副产物乙酸甲酯,其催化醇解反应可用于制备甲醇和乙酸己酯,该反应的化学方程式为CH3COOCH3(l)+C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)+CH3OH(l)。

已知v正=k正·x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH),v逆=k逆·x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH),其中v正、v逆为正、逆反应速率,k正、k逆为正、逆反应速率常数,x为各组分的物质的量分数。已知平衡常数Kx为各生成物的物质的量分数幂之积与各反应物的物质的量分数幂之积的比,则平衡常数Kx为              (　　)

A. B. C.k正 D.k逆

解析:选A　达到平衡时,平衡常数Kx=,此时v正=v逆,即k正x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)=k逆x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH),则Kx=,A项正确。

2.(2025·衡水期中检测)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(NO)·c(O3)=k逆c(NO2)·c(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。