Question

【题目】五氯化磷(PCl5)是有机合成中重要的氯化剂,可以由三氯化磷(PCl3)氯化得到:

PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)　ΔH=-93.0 kJ·mol-1。某温度下,在容积恒定为2.0 L的密闭容器中充入2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,一段时间后反应达平衡状态,实验数据如下表所示:

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

(1)0～150 s内的平均反应速率v(PCl3)=________mol·L-1·s-1。

(2)该温度下,此反应的化学平衡常数的数值为____(可用分数表示)。

(3)反应至250 s时,该反应放出的热量为________kJ。

(4)下列关于上述反应的说法中,正确的是______(填字母)。

a.无论是否达平衡状态,混合气体的密度始终不变

b.300 s时,升高温度,正、逆反应速率同时增大

c.350 s时,向该密闭容器中充入氮气,平衡向正反应方向移动

d.相同条件下,若起始向该密闭容器中充入1.0 mol PCl3和0.2 mol Cl2,达到化学平衡状态时,n(PCl5)<0.20 mol

(5)温度T1时,混合气体中PCl5的体积分数随时间t变化的示意图如上。其他条件相同,请在上图中画出温度为T2(T2>T1)时,PCl5的体积分数随时间变化的曲线________。

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内的平均反应速率v(PCl5)= ===1.2×10-3mol·L-1s-1，该段时间内v(PCl3)=v(PCl5)=1.2×10-3mol·L-1s-1，故答案为：1.2×10-3；

(2)开始时c(PCl3)= =1.0mol/L、c(Cl2)= =0.5mol/L，平衡时c(PCl5)= =0.2mol/L，

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

开始(mol/L) 1.0 0.5 0

反应(mol/L) 0.2 0.2 0.2

平衡(mol/L) 0.80.3 0.2

化学平衡常数K===，故答案为： ；

(3)生成1mol五氯化磷放出93.0kJ热量，250s时生成n(PCl5)=0.40mol放出热量=0.40mol×93.0kJ/mol=37.2kJ，故答案为：37.2；

(4)a．反应前后气体总质量不变、容器体积不变，根据ρ=知，无论反应是否达到平衡状态密度始终不变，故a正确；b．所有的化学反应只要升高温度正逆反应速率都增大，所以该反应升高温度正逆反应速率都增大，故b正确；c.350s时，向该密闭容器中充入氮气，参加反应的各气体分压不变、浓度不变，则化学平衡不移动，故c错误；d．相同条件下，若起始向该密闭容器中充入1.0molPCl3和0.2molCl2，与原反应相比，相当于减小压强平衡向气体体积增大的方向移动，则生成五氯化磷物质的量小于原来一半，故d正确；故选abd；

(5)该反应的正反应是放热反应，升高温度化学反应速率加快，反应达到平衡时间缩短，但平衡逆向移动，达到平衡时五氯化磷体积分数降低，所以PCl5的体积分数随时间变化的曲线为，故答案为：。