Question

8．在10L的恒容密闭容器中，发生反应：PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）△H＜0  若起始时PCl₃（g）和Cl₂（g）均为0.2mol，在不同条件下进行a、b、c三组实验，每一组实验都是在恒温恒容条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示．下列说法中正确的是（　　）

• A． 与实验a相比，实验b升高了温度，实验c加入了催化剂
• B． 从反应开始至刚达平衡时，实验b的化学反应速率ν（PCl₅）=5×10^-4mol/（L．min）
• C． 实验c达平衡时，PCl₃（g）的转化率为 60%
• D． 在实验a条件下，该反应的平衡常数K=100

Answer 1

分析 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，设得到平衡状态时消耗PCl₃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
A．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；
B．图象分析可知实验b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，则x=0.1mol，然后依据化学反应速率概念计算；
C．根据平衡时实验c的压强计算出转化的物质的量，然后计算出转化率；
D．ab是相同平衡状态，平衡时阿玉b的各组分的浓度相同，先计算出各组分浓度，然后根据平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$计算．

解答 解：恒温恒容条件下，气体压强之比等于气体物质的量之比，设得到平衡状态时消耗PCl₃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
A．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A错误；
B．图象分析可知实验b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，解得：x=0.1mol，则实验b从反应开始至达到平衡时的反应速率为：v（PCl₅）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.1mol}{10L}}{60min}$=1.7×10^-4mol/L•min，故B错误；
C．图象分析可知实验c平衡时气体压强175变化为140，60min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）=175：140，解得：x=0.08mol，则实验c达平衡时，PCl₃（g）的转化率为：$\frac{0.08mol}{0.2mol}$×100%=40%，故C错误；
D．ab是相同平衡状态，平衡时各组分的浓度相同，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，解得：x=0.1mol，平衡浓度分别为：c（ PCl₃）=0.01mol/L，c（Cl₂）=0.01mol/L，c（PCl₅）=0.01mol/L，所以实验a条件下的平衡常数K=$\frac{0.01}{0.01×0.01}$=100，故D正确；
故选D．

点评 本题考查了化学平衡的图象及计算，题目难度中等，明确恒温恒容条件下气体物质的量与压强之间的关系为解答关键，注意掌握化学平衡状态特征及应用，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．