Question

14．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图所示（图中的△H表示生成1mol产物的数据）．
根据上图回答下列问题：
（1）PCl₅分解成PCl₃和Cl₂的分解反应是一个可逆反应，温度T₁时，在密闭容器中加入0.80molPCl₅，反应达到平衡时PCl₅还剩0.60mol，其分解率α₁等于25%；若反应温度由T₁升高到T₂，平衡时PCl₅的分解率为α₂，α₂大于α₁（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（2）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．原因是两步反应均为放热反应，降低温度有利于提高产率，防止产物分解．
（3）P和Cl₂分两步反应生成1molPCl₅的△H₃=-399kJ•mol^-1，P和Cl₂一步反应生成1molPCl₅的△H₄等于△H₃（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（4）PCl₅能与水发生非氧化还原反应，充分反应最终生成两种酸，其化学方程式是PCl₅+4H₂O═H₃PO₄+5HCl．

Answer 1

分析 （1）根据热化学反应方程式的书写原则及化学平衡知识分析；
（2）根据化学平衡移动原理分析；
（3）由图象可知，P和Cl₂分两步反应生成1molPCl₅的△H₃=-306kJ/mol-（+93kJ/mol）=-399kJ/mol，根据盖斯定律可知，反应无论一步完成还是分多步完成，生成相同的产物，反应热相等，则P和Cl₂一步反应生成1molPCl₅的反应热等于P和Cl₂分两步反应生成1molPCl₅的反应热；
（4）PCl₅能与水相反相成，发生非氧化还原反应，生成盐酸和磷酸．

解答 解：（1）△H=生成物总能量-反应物总能量，Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g），中间产物的总能量大于最终产物的总能量，该反应是放热反应，所以 PCl₅（g）=PCl₃（g）+Cl₂（g）是吸热反应；热化学方程式：PCl₅（g）=PCl₃（g）+Cl₂（g）；△H=+93 kJ/mol，
PCl₅分解率α₁=$\frac{0.8mol-0.6mol}{0.8mol}$×100%=25%．PCl₅（g）=PCl₃（g）+Cl₂（g）是吸热反应；升高温度向吸热反应方向移动，正反应（分解反应是吸热反应）是吸热反应，升高温度向正反应方向移动，转化率增大，α₂ ＞α₁ ；
故答案为：25%；大于；
（2）Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g），是放热反应，降温平衡向放热反应方向移动，降温有利于PCl₅（g）的生成，
故答案为：两步反应均为放热反应，降低温度有利于提高产率，防止产物分解； 
（3）由图象可知，P和Cl₂分两步反应生成1molPCl₅的△H₃=-306kJ/mol-（+93kJ/mol）=-399kJ/mol，根据盖斯定律可知，反应无论一步完成还是分多步完成，生成相同的产物，反应热相等，则P和Cl₂一步反应生成1molPCl₅的反应热等于P和Cl₂分两步反应生成1molPCl₅的反应热．
故答案为：-399kJ•mol^-1；等于；
（4）PCl₅能与水相反相成，发生非氧化还原反应，生成盐酸和磷酸，反应方程式为：PCl₅+4H₂O═H₃PO₄+5HCl，故答案为：PCl₅+4H₂O═H₃PO₄+5HCl．

点评 本题考查反应热和化学方程式的书写、化学平衡计算、外界条件对化学平衡移动的影响及反应热的计算等知识，题目难度中等．