Question

化合物PCl₃和单质Cl₂在一定条件下反应可生成化合物PCl₅．回答下列问题：
（1）已知PCl₃的熔点和沸点分别为-93.6℃和76.1℃，PCl₅的熔点为167℃．室温时2molPCl₃与气体Cl₂完全反应生成PCl₅，放出热量257.6kJ．该反应的热化学方程式为

 

．
（2）反应PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）在容积为10L的密闭容器中进行．起始时PCl₃和Cl₂均为0.2mol．反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示．
①计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率 v（PCl₅）=

 

．
②图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v（PCl₃）由大到小的次序为

 

（填实验序号）；与实验a相比，其他两组改变的实验条件及判断依据是：b、

 

c．

 

③α_a、α_b、α_c分别表示实验a、b和c PCl₅（g）的平衡转化率，比较其相对大小：

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算

专题：

分析：（1）已知PCl₃的熔点和沸点分别为-93.6℃和76.1℃，PCl₅的熔点为167℃，判断PCl₃的状态为液体，PCl₅为固体，结合热化学方程式书写方法，标注物质聚集状态和对应反应焓变得到；
（2）气体压强之比等于气体物质的量之比，结合化学平衡三段式列式计算，设反应的氯气物质的量为x
              PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）
起始量（mol）  0.2       0.2        0
变化量（mol）  x         x          x
平衡量（mol） 0.2-x    0.2-x       x
①图象分析可知实验a气体压强160变化为120，60min达到平衡状态，
气体压强之比等于气体物质的量之比，0.4：（0.4-x）=160：120
x=0.1mol，依据化学反应速率概念计算；
②分析图象可知达到平衡状态的时间不同，时间越短反应速率越快；其中b和a达到相同平衡状态，但时间不同，说明b是加入了催化剂改变了反应速率；c混合气体压强增大，达到平衡时间缩短，所以是升温引起的压强增大；
③ab是相同平衡状态，PCl₅（g）的平衡转化率相同，反应是放热反应，c是升温，平衡逆向进行，转化率减小．

解答： 解：（1）已知PCl₃的熔点和沸点分别为-93.6℃和76.1℃，PCl₅的熔点为167℃，判断PCl₃的状态为液体，PCl₅为固体，结合热化学方程式书写方法，标注物质聚集状态和对应反应焓变得到，室温时2molPCl₃与气体Cl₂完全反应生成PCl₅，放出热量257.6kJ，反应的热化学方程式，PCl₃（l）+Cl₂（g）?PCl₅（s）△H=-128.8KJ/mol；
故答案为：PCl₃（l）+Cl₂（g）?PCl₅（s）△H=-128.8KJ/mol；
（2）气体压强之比等于气体物质的量之比，结合化学平衡三段式列式计算，设反应的氯气物质的量为x
              PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）
起始量（mol）  0.2       0.2        0
变化量（mol）  x         x          x
平衡量（mol） 0.2-x    0.2-x       x
①图象分析可知实验a气体压强160变化为120，60min达到平衡状态，
气体压强之比等于气体物质的量之比，0.4：（0.4-x）=160：120
x=0.1mol
实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率 v（PCl₅）=

△c

△t

=

0.1mol 10L

60min

=1.7×10^-4mol/L?min，
故答案为：1.7×10^-4mol/L?min；
②分析图象可知达到平衡状态的时间不同，时间越短反应速率越快，图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v（PCl₃）由大到小的次序b＞c＞a，与实验a相比，b和a达到相同平衡状态，但时间不同，b组改变的实验条件及判断依据是加入了催化剂改变了反应速率；c混合气体压强增大，达到平衡时间缩短，所以是升温引起的压强增大；
故答案为：b＞c＞a，加入催化剂，反应速率加快但不影响化学平衡，温度升高，依据PV=nRT可知，当物质的量和体积一定，压强增大是温度升高引起；
③ab是相同平衡状态，PCl₅（g）的平衡转化率相同，反应是放热反应，c是升温，平衡逆向进行，转化率减小，α_a、α_b、α_c分别表示实验a、b和c PCl₅（g）的平衡转化率，比较其相对大小为：α_a=α_b＞α_c ；
故答案为：α_a=α_b＞α_c．

点评：本题考查了图象分析判断方法，化学平衡计算分析，影响化学平衡的因素理解应用，反应速率概念的计算，掌握基础是关键，题目难度中等．