Question

【題目】五氯化磷(PCl5)是有機合成中重要的氯化劑,可以由三氯化磷(PCl3)氯化得到:

PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)　ΔH=-93.0 kJ·mol-1。某溫度下,在容積恒定為2.0 L的密閉容器中充入2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,一段時間后反應(yīng)達平衡狀態(tài),實驗數(shù)據(jù)如下表所示:

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

(1)0～150 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(PCl3)=________mol·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____(可用分數(shù)表示)。

(3)反應(yīng)至250 s時,該反應(yīng)放出的熱量為________kJ。

(4)下列關(guān)于上述反應(yīng)的說法中,正確的是______(填字母)。

a.無論是否達平衡狀態(tài),混合氣體的密度始終不變

b.300 s時,升高溫度,正、逆反應(yīng)速率同時增大

c.350 s時,向該密閉容器中充入氮氣,平衡向正反應(yīng)方向移動

d.相同條件下,若起始向該密閉容器中充入1.0 mol PCl3和0.2 mol Cl2,達到化學(xué)平衡狀態(tài)時,n(PCl5)<0.20 mol

(5)溫度T1時,混合氣體中PCl5的體積分數(shù)隨時間t變化的示意圖如上。其他條件相同,請在上圖中畫出溫度為T2(T2>T1)時,PCl5的體積分數(shù)隨時間變化的曲線________。

Answer 1

【答案】 1.2×10-3或0.001 2 0.83或5/6 37.2 abd

【解析】(1)0～150s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(PCl5)= ===1.2×10-3mol·L-1s-1，該段時間內(nèi)v(PCl3)=v(PCl5)=1.2×10-3mol·L-1s-1，故答案為：1.2×10-3；

(2)開始時c(PCl3)= =1.0mol/L、c(Cl2)= =0.5mol/L，平衡時c(PCl5)= =0.2mol/L，

PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g)

開始(mol/L) 1.0 0.5 0

反應(yīng)(mol/L) 0.2 0.2 0.2

平衡(mol/L) 0.80.3 0.2

化學(xué)平衡常數(shù)K===，故答案為： ；

(3)生成1mol五氯化磷放出93.0kJ熱量，250s時生成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=知，無論反應(yīng)是否達到平衡狀態(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，向該密閉容器中充入氮氣，參加反應(yīng)的各氣體分壓不變、濃度不變，則化學(xué)平衡不移動，故c錯誤；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，相當于減小壓強平衡向氣體體積增大的方向移動，則生成五氯化磷物質(zhì)的量小于原來一半，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)達到平衡時間縮短，但平衡逆向移動，達到平衡時五氯化磷體積分數(shù)降低，所以PCl5的體積分數(shù)隨時間變化的曲線為，故答案為：。