Question

13．温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl₅，反应PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）经过一段时间后达到平衡．反应过程中测定的部分数据见下表：

t/s	0	50	150	250	350
n（PCl3）/mol	0	0.16	0.19	0.20	0.20

下列说法正确的是（　　）

• A． 反应在前50 s 的平均速率v（PCl₃）=0.0032 mol•L^-1•s^-1
• B． 保持其他条件不变，升高温度，平衡时c（PCl₃）=0.11 mol•L^-1，则反应的H＜0
• C． 相同温度下，起始时向容器中充入1.0 mol PCl₅、0.20 mol PCl₃ 和0.20 mol Cl₂，反应达到平衡前    v（正）＞v（逆）
• D． 相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol PCl₃和2.0 mol Cl₂，达到平衡时，PCl₃ 的转化率小于80%

Answer 1

分析 A．由表中数据可知50s内，△n（PCl₃）=0.16mol，根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算v（PCl₃）；
B．由表中数据可知，平衡时n（PCl₃）=0.2mol，保持其他条件不变，升高温度，平衡时c（PCl₃）=0.11 mol/L，则n′（PCl₃）=0.22mol＞0.2mol，可知平衡正向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动；
C．根据K=$\frac{c（PC{l}_{3}）×c（C{l}_{2}）}{c（PC{l}_{5}）}$计算平衡常数，再求浓度商（Qc），K＞Qc，说明反应向正反应方向进行，K＜Qc，说明反应向逆反应方向进行，K=Qc，说明处于平衡状态；
D．等效为起始加入2.0molPCl₅，与原平衡相比，压强增大，平衡向逆反应方向移动，平衡时的PCl₅转化率较原平衡低，故平衡时PCl₃的物质的量小于0.4mol，则参加反应的PCl₃的物质的量大于1.6mol．

解答 解：A．由表中数据可知50s内，△n（PCl₃）=0.16mol，v（PCl₃）=$\frac{\frac{0.16mol}{2L}}{50s}$=0.0016mol/（L•s），故A错误；
B．由表中数据可知，平衡时n（PCl₃）=0.2mol，保持其他条件不变，升高温度，平衡时，c（PCl₃）=0.11 mol/L，则n′（PCl₃）=0.11 mol/L×2L=0.22mol＞0.2mol，说明升高温度平衡正向移动，正反应为吸热反应，即△H＞O，故B错误；
C．250s处于平衡状态，则：
             PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）
开始（mol/L）：0.5       0        0
变化（mol/L）：0.1       0.1     0.1
平衡（mol/L）：0.4       0.1     0.1
所以平衡常数k=$\frac{0.1×0.1}{0.4}$=0.025．
起始时向容器中充入1.0 mol PCl₅、0.20 molPCl₃和0.20 molCl₂，起始时PCl₅的浓度为0.5mol/L、PCl₃的浓度为0.1mol/L、Cl₂的浓度为0.1mol/L，浓度商Qc=$\frac{0.1×0.1}{0.5}$=0.02＜K=0.25，说明平衡向正反应方向移动，反应达平衡前v（正）＞v（逆），故C正确；
D．等效为起始加入2.0molPCl₅，与原平衡相比，压强增大，平衡向逆反应方向移动，平衡时的PCl₅转化率较原平衡低，故平衡时PCl₃的物质的量小于0.4mol，即相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol PCl₃和2.0 mol Cl₂，达到平衡时，PCl₃的物质的量小于0.4mol，参加反应的PCl₃的物质的量大于1.6mol，故达到平衡时，PCl₃的转化率高于$\frac{1.6mol}{2mol}$=80%，故D错误，
故选：C．

点评 本题考查化学平衡计算、平衡常数应用、平衡移动、等效平衡等，难度中等，注意D中使用等效平衡思想分析，使问题简单化，也可以根据平衡常数计算，但比较麻烦．