Question

7．下列反应在210℃时达到平衡：
①PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）+Q  Q＜0   K₁=1
②CO（g）+Cl₂（g）?COCl₂（g）+Q   Q＞O   K₂=5×10⁴
③COCl₂（g）?CO（g）+Cl₂（g）+Q      K₃=？
（1）氯原子核外有5种不同能级的电子，最外层上的电子云有4种不同的伸展方向
（2）上述反应中有多种元素，请按照原子半径由大到小进行排序：P＞Cl＞C＞O．
（3）碳与其同主族的短周期元素相比较，二者的最高价氧化物的熔沸点差异较大，原因是二氧化碳晶体是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，所以后者熔沸点远高于前者．
（4）下列不可用于比较氧和碳非金属性强弱的是bc
a、单质与氢气化合的难易        b、最高价含氧酸的酸性
c、水的沸点高于甲烷             d、二者形成的化合物中元素的化合价
（5）210℃时，K₃=5×10⁴（填计算结果）．210℃时，向一个容积3L的恒温恒容的密闭容器中加入6molPCl₅（g），达到平衡后，PCl₅（g）的平衡转化率为50%；若达到平衡所需的时间为a分钟，则从反应开始至达到平衡的过程中，C1₂（g）的平均反应速率为$\frac{1}{a}$mol/（L•min．
（6）若向一个绝热恒容的密闭容器中加入1molC1₂（g）和1molCO（g），达到平衡后，再加入C1₂（g），则平衡②将向右移动（填“向左”、“向右”、或者“不”），K₂将会减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）Cl原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，能层和能级决定电子的能量，电子云不同的伸展方向即为轨道数；
（2）电子层越多半径越大，同周期元素的原子，从左到右原子半径逐渐减小，核外电子排布相同的离子，核电荷数越多半径越小；
（3）根据CO₂与SiO₂形成的晶体类型进行解答，CO₂是分子晶体，SiO₂是原子晶体，原子晶体的熔点高于分子晶体；
（4）比较两种元素的非金属性强弱，可根据单质之间的置换反应、与氢气反应的难易程度、氢化物的稳定性以及最高正价氧化物对应水化物酸性强弱；
（5）平衡常数等于生成物浓度的化学计量数幂之积除以反应物的浓度的化学计量数幂之积，由于反应③=①+②，故K₃=K₁×K₂，据此计算；
（6）根据反应CO（g）+Cl₂（g）?COCl₂（g）+Q   Q＞O，可知增加反应物的浓度，平衡正向移动，反应放热，在绝热条件，容器内温度升高，平衡向吸热方向移动，且平衡常数发生改变．

解答 解：（1）Cl原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，有5种不同能级的电子，最外层上的电子云有4种不同的伸展方向，
故答案为：5；4；
（2）P、Cl有三个电子层，C、O有二个电子层，故P、Cl的半径大于C、O．Cl核电荷数越多于P，故P半径大于Cl．O核电荷数越多于C，故C半径大于O．即P＞Cl＞C＞O，
故答案为：P＞Cl＞C＞O；
（3）CO₂是分子晶体，CO₂的熔化与C=O键能没有关系，其熔化只需要克服范德华力（分子间作用力），SiO₂是原子晶体，其熔化要破坏Si-O共价键，共价键的强度远远大于范德华力，
故答案为：二氧化碳晶体是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，所以后者熔沸点远高于前者；
（4）a、单质与氢气化合的难易可用于比较氧的非金属性比碳的非金属性强，故不选a；
b、最高价含氧酸的酸性不可用于比较氧和碳非金属性强弱，因氧无含氧酸，故选b；
c、水的沸点高于甲烷，不可用于比较氧和碳非金属性强弱，因沸点是物质的物理性质，与化学性质--非金属性强弱无关，故选c；
d、二者形成的化合物中元素的化合价可用于比较氧的非金属性比碳的非金属性强，因CO₂中碳显+4价，氧显-2价，故不选d．
故答案为：bc；
（5）平衡常数等于生成物浓度的化学计量数幂之积除以反应物的浓度的化学计量数幂之积，由于反应③=①+②，故K₃=K₁×K₂=1×5×10⁴=5×10⁴，
                              PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）
起始浓度（mol/L）     2                0               0
变化浓度（mol/L）    x                x               x
平衡浓度（mol/L）     2-x             x               x
则：$\frac{{x}^{2}}{2-x}$=1，解得x=1，PCl₅（g）的平衡转化率为$\frac{1mol/L}{2mol/L}$×100%=50%；
C1₂（g）的平均反应速率为$\frac{1mol/L}{amin}$=$\frac{1}{a}$mol/（L•min）；
故答案为：5×10⁴；50%；$\frac{1}{a}$mol/（L•min；
（6）增大反应物的浓度，促进平衡正向移动，即反应向右进行，同时放出大量的热，在绝热容器中，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数K₂减小，
故答案为：向右；减小．

点评 本题综合性较强，考查了原子的核外电子排布规律、原子半径的比较、晶体结构分析及平衡常数的计算与影响因素，难度较大，对培养学生运用知识综合分析问题、解决问题的能力提高有很大作用．