Question

红磷P(s)和Cl₂(g)发生反应生成PCl₃(g)和PCl₅(g)。反应过程和能量关系如下图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。

根据上图回答下列问题：

(1)  P和Cl₂反应生成PCl₃的热化学方程式是

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(2)  PCl₅分解成PCl₃和Cl₂的热化学方程式是

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上述分解反应是一个可逆反应。温度T₁时，在密闭容器中加入0.80 mol PCl₅，反应达到平衡时PCl₅还剩0.60 mol，其分解率α₁等于________；若反应温度由T₁升高到T₂，平衡时PCl₅的分解率为α₂，α₂________α₁(填“大于”、“小于”或“等于)。

(3)工业上制备PCl₅通常分两步进行，先将P和Cl₂反应生成中间产物PCl₃，然后降温，再和Cl₂反应生成PCl₅。原因是

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(4)P和Cl₂分两步反应生成1 mol PCl₅的ΔH₃＝______，P和Cl₂一步反应生成1 mol PCl₅的ΔH₄________ΔH₃(填“大于”、“小于”或“等于”)。

(5)PCl₅与足量水充分反应，最终生成两种酸，其化学方程式是

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Answer 1

答案　(1)Cl₂(g)＋P(s)===PCl₃(g)

ΔH＝－306 kJ·mol^－1

(2)PCl₅(g)===PCl₃(g)＋Cl₂(g)

ΔH＝93 kJ·mol^－1　25%　大于

(3)两步反应均为放热反应，降温有利于提高产率，防止产物分解

(4)－399 kJ·mol^－1　等于

(5)PCl₅＋4H₂O===H₃PO₄＋5HCl

解析　(1)产物的总能量减去反应物的总能量就等于反应热，结合图象可知，PCl₃和反应物P和Cl₂的能量差值为306 kJ，因此该热化学反应方程式为

P(s)＋Cl₂(g)===PCl₃(g)　ΔH＝－306 kJ·mol^－1。

(2)根据图象可知PCl₅和PCl₃之间的能量差值为93 kJ，因此PCl₅分解成PCl₃和Cl₂的热化学方程式为PCl₅(g)===PCl₃(g)＋Cl₂(g)　ΔH＝93 kJ·mol^－1。加入0.80 mol PCl₅，剩余0.60 mol，因此PCl₅的分解率为 ×100%＝25%，由于该反应ΔH>0即为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，故α₂>α₁。

(3)由于两个反应都是放热反应，降低温度有利于平衡右移，提高产率。同时由于PCl₅受热易分解，因此温度低防止其分解。

(4)根据盖斯定律求得：ΔH₃＝－399 kJ·mol^－1。且ΔH₃＝ΔH₄，与反应的途径无关，只与起始物质、终了物质有关。

(5)PCl₅和水发生反应，生成两种酸只能是H₃PO₄和HCl，其化学方程式是 PCl₅＋4H₂O===H₃PO₄＋5HCl。