Question

【题目】在一定温度下，向一个容积不变（1 L）的密闭容器中，加入3 mol PCl3和4 mol Cl2使之发生反应PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g)，平衡时容器内压强为开始时的。

计算并回答：

（1）平衡时，容器内气体密度是开始时的___________倍，气体平均相对分子质量是开始时的_________倍。

（2）保持同一反应温度，若将起始物改为a mol PCl3，b mol Cl2，c mol PCl5。欲使平衡时PCl5的体积分数为，则a，b，c满足的关系为 ， 。欲使开始时反应向逆方向进行，则a的取值范围为 ， b的取值范围为 ，c的取值范围为

Answer 1

【答案】（1）1，

（2）关系：a+c=3，b+c=4 范围：0≤a<2,1≤b<2,1<c≤3

【解析】

试题分析：（1）容积不变，气体体积不变，反应前后质量守恒，所以密度不变；平衡时容器内压强为开始时的6/7，则平衡时物质的量为开始的时的6/7，所以平衡时气体物质的量为（3+4）×6/7=6mol，气体平均相对分子质量之比等于气体物质的量之比的倒数，则气体平均相对分子质量是开始时的7/6倍；

（2）设参加反应的PCl3为xmol

PCl3（g）+Cl2（g）PCl5（g），

起始的量：3mol 4mol 0

反应的量：x x x

平衡的量：3-x 4-x x

则平衡时容器内压强为开始时的6/7，平衡时物质的量为开始的时的6/7，所以(3-x+4-x+x)/7=6/7，所以x=1mol，平衡时PCl5的体积分数为1/6；

保持同一反应温度，若将起始物改为a mol PCl3，b mol Cl2，c mol PCl5．欲使平衡时PCl5的体积分数为1/6，则该平衡状态与原平衡状态是等效平衡；所以只要加入的反应物的量与原来相同即可，即加入3mol PCl3和4mol Cl2，因此把a mol PCl3，b mol Cl2，c mol PCl5转化为PCl3和Cl2的量分别为：（a+c）mol，（b+c）mol，所以当加入PCl3和Cl2为：a+c=3，b+c=4时与原平衡等效；

欲使开始时反应向逆方向进行，则a和b的值小于平衡时的值即可，平衡时a=2，b=3，c=1；采用一边倒的方法，假设反应物全部转化为生成物则a=0时b=1，c=3，所以0≤a＜2，1≤b＜2，1＜c≤3，

故答案为：a+c=3；b+c=4；0≤a＜2；1≤b＜2；1＜c≤3．