Question

373K时，某1L密闭容器中加入1molPCl₅发生如下可逆反应：
PCl₅ （g）PCl₃（g）+Cl₂ （g）．其中物质PCl₃的物质的量变化如右图所示．
（1）前20s内PCl₅（g）的平均反应速率为

0.015mol?L^-1?s^-1

（2）373K时该反应的平衡常数的值为

0.9mol?L^-1

（3）若在此平衡体系中再加入1mol的PCl₅，与原平衡比较，新平衡时PCl₅的转化率

减小

（填“增大”或“减小”，下同）．PCl₅的平衡浓度

增大

（4）将原平衡升温至473K，重新达平衡时（其他条件不变），PCl₃的平衡浓度为PCl₅的3倍，该反应的正反应为

吸热反应

（填“放热反应”或“吸热反应”），为增大平衡体系中Cl₂的物质的量，下列措施正确的是（其它条件相同）

ab

a．升高温度                       b．扩大容器的体积
c．加入合适的催化剂               d．再充入PCl₃．

Answer 1

分析：（1）由图象可知20s时，生成的PCl₃的物质的量为0.3mol，根据v=

△c

△t

计算v（PCl₃），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（PCl₅）；
（2）平衡常数k=

c(PCl3)c(Cl2)

c(PCl5)

，利用三段式解题法，求出平衡时混合物各组分的物质的量，体积为1L，用物质的量代替浓度代入k=

c(PCl3)c(Cl2)

c(PCl5)

计算；
（3）平衡体系中再加入1mol的PCl₅，重新到达平衡状态，可以等效为开始加入2mol的PCl₅，体积增大为原来的2倍，达平衡（该平衡与原平衡等效）后再将体积压缩到原来大小，与原平衡相比，积压缩压强增大平衡状态，平衡向体积减小的方向移动，即向逆反应方向移动，转化率降低，移动结果降低浓度增大趋势，平衡时浓度仍然高于原平衡；
（4）计算373K时该反应达平衡时，PCl₃的平衡浓度为PCl₅的倍数，与升温至473K重新达平衡时（其他条件不变），PCl₃的平衡浓度为PCl₅的3倍相比较，据此判断平衡移动，确定反应是吸热还是放热；增大平衡体系中Cl₂的物质的量，平衡应向正反应移动．

解答：解：（1）由图象可知20s时，生成的PCl₃的物质的量为0.3mol，所以前20s内，PCl₃（g）的平均反应速率为
v（PCl₃）=

△n(PCl3) V

△t

=

0.3mol 1L

20s

=0.015mol?L^-1?s^-1，反应速率之比等于化学计量数之比，所以v（PCl₅）=v（PCl₃）=0.015mol?L^-1?s^-1．
故答案为：0.015mol?L^-1?s^-1；
（2）由图象可知60s时，反应达平衡，平衡时生成的PCl₃的物质的量为0.6mol，
利用三段式解题法，求出平衡时混合物各组分的物质的量
            PCl₅ （g）PCl₃（g）+Cl₂ （g），
开始（mol）：1                 0         0
变化（mol）：0.6               0.6       0.6
平衡（mol）：0.4               0.6       0.6
所以k=

c(PCl3)c(Cl2)

c(PCl5)

=

0.6×0.6

0.4

=0.9mol?L^-1，
故答案为：0.9mol?L^-1；
（3）平衡体系中再加入1mol的PCl₅，重新到达平衡状态，可以等效为开始加入2mol的PCl₅，体积增大为原来的2倍，达平衡（该平衡与原平衡等效）后再将体积压缩到原来大小，与原平衡相比，积压缩压强增大平衡状态，平衡向体积减小的方向移动，即向逆反应方向移动，转化率减小，移动结果降低浓度增大趋势，平衡时浓度仍然高于原平衡，故新平衡时PCl₅的转化率减小，浓度增大．
故答案为：减小；增大；
（4）由（2）可知，373K时该反应达平衡时，PCl₃的平衡浓度为PCl₅的1.5倍，而升温至473K重新达平衡时（其他条件不变），PCl₃的平衡浓度为PCl₅的3倍，倍数增加，说明平衡向正反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故该反应正反应为吸热反应．
增大平衡体系中Cl₂的物质的量，平衡应向正反应移动．
a、正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应移动，Cl₂的物质的量增大，故a正确；
b、扩大容器的体积、压强降低，平衡向体积增大方向移动，即向正反应移动，Cl₂的物质的量增大，故b正确；
c、加入合适的催化剂，缩短达到平衡的时间，平衡不移动，Cl₂的物质的量不变，故c错误；
d、再充入PCl₃，平衡向逆反应移动，Cl₂的物质的量减小，故d错误；
则ab措施正确，故答案为：吸热反应；ab．

点评：本题考查化学平衡及平衡常数的有计算、等效平衡思想利用，难度中等，注意（3）中等效平衡思想，把一个平衡的建立设计成多步进行，使问题简单化．