Question

2．五氯化磷（PCl₅）是有機(jī)合成中重要的氯化劑，可以有三氯化磷（PCl₃）氯化得到：
PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）△H=-93.0kJ•mol^-1．某溫度下，在容積恒定為2.0L的密閉容器中充入2.0molPCl₃和1.0molCl₂，一段時(shí)間后反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示：

t/s	0	50	150	250	350
n（PCl5）/mol	0	0.24	0.36	0.40	0.40

（1）0～150s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（PCl₃）=1.2×10^-3或0.0012mol．L^-1•s^-1
（2）該溫度下，此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)值為$\frac{5}{6}$（可用分?jǐn)?shù)表示）．
（3）反應(yīng)至250s 時(shí)，該反應(yīng)放出的熱量為37.2kJ．
（4）下列關(guān)于上述反應(yīng)的說(shuō)法中，正確的是abd（填字母序號(hào)）．
a． 無(wú)論是否達(dá)平衡狀態(tài)，混合氣體的密度始終不變
b． 300s 時(shí)，升高溫度，正、逆反應(yīng)速率同時(shí)增大
c． 350s 時(shí)，向該密閉容器中充入氮?dú)�，平衡向正反�?yīng)方向移動(dòng)
d． 相同條件下，若起始向該密閉容器中充入1.0molPCl₃和0.2molCl₂，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，n（PCl₅）＜0.20mol
（5）溫度T ₁時(shí)，混合氣體中PCl₅的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間t 變化的示意圖如下．其他條件相同，請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫(huà)出溫度為T(mén) ₂（T ₂＞T ₁）時(shí)，PCl₅的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的曲線．

Answer 1

分析 （1）0～150s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（PCl₅）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$，該段時(shí)間內(nèi)v（PCl₃）=v（PCl₅）；
（2）開(kāi)始時(shí)c（PCl₃）=$\frac{2.0mol}{2.0L}$=1.0mol/L、c（Cl₂）=$\frac{1.0mol}{2.0L}$=0.5mol/L，平衡時(shí)c（PCl₅）=$\frac{0.40mol}{2.0L}$=0.2mol/L，
               PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）△H=-93.0kJ•mol^-1，
開(kāi)始（mol/L）1.0           0.5          0
反應(yīng)（mol/L）0.2           0.2         0.2
平衡（mol/L）0.8         0.3          0.2
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（PC{l}_{5}）}{c（PC{l}_{3}）．c（C{l}_{2}）}$；
（3）250s時(shí)生成n（PCl₅）=0.40mol，根據(jù)五氯化磷和反應(yīng)熱之間的關(guān)系式計(jì)算放出熱量；
（4）a．反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變、容器體積不變，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算；
b．所有的化學(xué)反應(yīng)只要升高溫度正逆反應(yīng)速率都增大；
c.350s 時(shí)，向該密閉容器中充入氮?dú)�，參加反�?yīng)的各氣體濃度不變，化學(xué)平衡不移動(dòng)；
d．相同條件下，若起始向該密閉容器中充入1.0molPCl₃和0.2molCl₂，與原反應(yīng)相比，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)；
（5）該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度化學(xué)反應(yīng)速率加快，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)間縮短，但平衡逆向移動(dòng)，達(dá)到平衡時(shí)五氯化磷體積分?jǐn)?shù)降低．

解答 解：（1）0～150s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（PCl₅）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.36-0}{2}}{150}$mol．L^-1•s^-1=1.2×10^-3或0.0012
mol．L^-1•s^-1，該段時(shí)間內(nèi)v（PCl₃）=v（PCl₅）=1.2×10^-3或0.0012mol．L^-1•s^-1，
故答案為：1.2×10^-3或0.0012；
（2）開(kāi)始時(shí)c（PCl₃）=$\frac{2.0mol}{2.0L}$=1.0mol/L、c（Cl₂）=$\frac{1.0mol}{2.0L}$=0.5mol/L，平衡時(shí)c（PCl₅）=$\frac{0.40mol}{2.0L}$=0.2mol/L，
               PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）△H=-93.0kJ•mol^-1，
開(kāi)始（mol/L）1.0           0.5          0
反應(yīng)（mol/L）0.2           0.2         0.2
平衡（mol/L）0.8         0.3          0.2
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（PC{l}_{5}）}{c（PC{l}_{3}）．c（C{l}_{2}）}$=$\frac{0.2}{0.8×0.3}$=$\frac{5}{6}$，
故答案為：$\frac{5}{6}$；
（3）生成1mol五氯化磷放出93.0kJ熱量，250s時(shí)生成n（PCl₅）=0.40mol放出熱量=0.40mol×93.0kJ/mol=37.2kJ，故答案為：37.2；
（4）a．反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變、容器體積不變，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$知，無(wú)論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)密度始終不變，故a正確；
b．所有的化學(xué)反應(yīng)只要升高溫度正逆反應(yīng)速率都增大，所以該反應(yīng)升高溫度正逆反應(yīng)速率都增大，故b正確；
c.350s 時(shí)，向該密閉容器中充入氮?dú)�，參加反�?yīng)的各氣體分壓不變、濃度不變，則化學(xué)平衡不移動(dòng)，故c錯(cuò)誤；
d．相同條件下，若起始向該密閉容器中充入1.0molPCl₃和0.2molCl₂，與原反應(yīng)相比，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)，則生成五氯化磷物質(zhì)的量小于原來(lái)一半，故d正確；
故選abd；
（5）該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度化學(xué)反應(yīng)速率加快，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)間縮短，但平衡逆向移動(dòng)，達(dá)到平衡時(shí)五氯化磷體積分?jǐn)?shù)降低，所以其圖象為，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，注意“三段式”在化學(xué)平衡計(jì)算中的靈活運(yùn)用，注意（4）中c選項(xiàng)充入氮?dú)獠挥绊懫胶庖苿?dòng)，為易錯(cuò)點(diǎn)．