寒假生活北京师范大学出版社化学宁夏专版
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3. 向某恒容密闭容器中充入等物质的量的$PCl_3(g)$和$Cl_2(g)$, 发生反应$PCl_3(g)+Cl_2(g)\rightleftharpoons PCl_5(g)$, 测得不同温度下$PCl_3(g)$的转化率$α$与时间的关系如图 6 - 2 所示。其速率方程为$v_正 = k_正·c(PCl_3)·c(Cl_2)$, $v_逆 = k_逆·c(PCl_5)$（$k$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$\frac{k_正}{k_逆}>\frac{c(PCl_5)}{c(PCl_3)·c(Cl_2)}$
C. 升高温度, $k_逆$增大的倍数小于$k_正$增大的倍数
D. $T_1$时, 若平衡体系中$c(Cl_2)=0.25mol·L^{-1}$, 则$\frac{k_正}{k_逆}=18$
答案：本题可根据图像信息、化学平衡移动原理以及速率方程等知识进行分析判断。
### 选项A分析
由图可知，温度越高，$PCl_3$的转化率越低，说明升高温度，平衡逆向移动，根据勒夏特列原理，正反应为放热反应，所以该反应的$\Delta H\lt0$，A选项**正确**。
### 选项B分析
在$M$点时，反应未达到平衡状态，反应正向进行，所以$v_正\gt v_逆$。
已知$v_正 = k_正·c(PCl_3)·c(Cl_2)$，$v_逆 = k_逆·c(PCl_5)$，则$k_正·c(PCl_3)·c(Cl_2)\gt k_逆·c(PCl_5)$，变形可得$\frac{k_正}{k_逆}\gt\frac{c(PCl_5)}{c(PCl_3)·c(Cl_2)}$，B选项**正确**。
### 选项C分析
因为正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，$v_逆\gt v_正$，即$k_逆$增大的倍数大于$k_正$增大的倍数，C选项**错误**。
### 选项D分析
设起始时$PCl_3$和$Cl_2$的物质的量浓度均为$xmol/L$，$T_1$时$PCl_3$的转化率为$60\%$，则平衡时：$c(PCl_3)=c(Cl_2)=(1 - 60\%)x = 0.4xmol/L$，$c(PCl_5)=0.6xmol/L$。
平衡时$v_正 = v_逆$，即$k_正·c(PCl_3)·c(Cl_2)=k_逆·c(PCl_5)$，则$\frac{k_正}{k_逆}=\frac{c(PCl_5)}{c(PCl_3)·c(Cl_2)}=\frac{0.6x}{0.4x\times0.4x}$。
已知平衡体系中$c(Cl_2)=0.25mol·L^{-1}$，即$0.4x = 0.25$，解得$x = 0.625$。
将$x = 0.625$代入$\frac{k_正}{k_逆}=\frac{0.6x}{0.4x\times0.4x}$可得：$\frac{k_正}{k_逆}=\frac{0.6\times0.625}{0.4\times0.625\times0.4\times0.625}=18$，D选项**正确**。
综上，答案选C。
4. 工业上制备合成气的工艺主要是水蒸气重整甲烷：$CH_4(g)+H_2O(g)\rightleftharpoons CO(g)+3H_2(g)$ $\Delta H\gt0$。在一定条件下，向容积为$1L$的密闭容器中充入$1mol CH_4(g)$和$1mol H_2O(g)$，测得$CH_4(g)$和$H_2(g)$的浓度随时间变化的曲线如图6 - 3所示，说法正确的是( )。
A. 达到化学平衡状态时，$CH_4(g)$的转化率为$75\%$
B. $0～10min$内，$v(CO)=0.075mol·L^{-1}·min^{-1}$
C. 该反应的化学平衡常数$K = 0.1875$
D. 当$CH_4(g)$的消耗速率与$H_2(g)$的消耗速率相等时，反应达到化学平衡状态
答案：本题可根据图像信息、化学反应速率和化学平衡常数的计算公式以及化学平衡状态的判断依据进行分析。
### 选项A分析
由图可知，达到平衡时，$H_2$的浓度为$0.75mol/L$，根据反应$CH_4(g)+H_2O(g)\rightleftharpoons CO(g)+3H_2(g)$，$CH_4$和$H_2$的化学计量数之比为$1:3$，则消耗$CH_4$的物质的量浓度为$\frac{0.75}{3}mol/L = 0.25mol/L$。
$CH_4$的起始浓度为$\frac{1mol}{1L}=1mol/L$，则$CH_4(g)$的转化率为$\frac{0.25mol/L}{1mol/L}\times100\% = 25\%$，A选项**错误**。
### 选项B分析
$0～10min$内，$H_2$的浓度变化量为$0.75mol/L$，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，$v(CO)=\frac{1}{3}v(H_2)$。$v(H_2)=\frac{0.75mol/L}{10min}=0.075mol·L^{-1}·min^{-1}$，则$v(CO)=\frac{1}{3}\times0.075mol·L^{-1}·min^{-1}=0.025mol·L^{-1}·min^{-1}$，B选项**错误**。
### 选项C分析
平衡时，$c(CH_4)=1mol/L - 0.25mol/L = 0.75mol/L$，$c(H_2O)=1mol/L - 0.25mol/L = 0.75mol/L$，$c(CO)=0.25mol/L$，$c(H_2)=0.75mol/L$。
根据化学平衡常数表达式$K = \frac{c(CO)·c^3(H_2)}{c(CH_4)·c(H_2O)}$，可得$K = \frac{0.25\times0.75^3}{0.75\times0.75}=0.1875$，C选项**正确**。
### 选项D分析
当$CH_4(g)$的消耗速率与$H_2(g)$的消耗速率之比等于化学计量数之比，即$1:3$时，反应达到化学平衡状态，而不是二者消耗速率相等，D选项**错误**。
综上，答案选C。
