Question

5．紅磷P（s）和Cl₂（g）發(fā)生反應生成PCl₃（g）和PCl₅（g）．反應過程和能量關系如圖所示（圖中的△H表示生成1mol產物的數據）．

根據上圖回答下列問題：
（1）PCl₅分解成PCl₃和Cl₂的分解反應是一個可逆反應，溫度T₁時，在密閉容器中加入0.80molPCl₅，反應達到平衡時PCl₅還剩0.60mol，其分解率α₁等于25%；若反應溫度由T₁升高到T₂，平衡時PCl₅的分解率為α₂，α₂大于α₁（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（2）工業(yè)上制備PCl₅通常分兩步進行，先將P和Cl₂反應生成中間產物PCl₃，然后降溫，再和Cl₂反應生成PCl₅．原因是兩步反應均為放熱反應，降低溫度有利于提高產率，防止產物分解．
（3）P和Cl₂分兩步反應生成1molPCl₅的△H₃=-399kJ/mol，P和Cl₂一步反應生成1molPCl₅的△H₄等于△H₃（填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）△H=生成物總能量-反應物總能量，結合圖分析焓變，熱化學方程式中物質的量與熱量成正比；升高溫度，平衡向吸熱的方向移動；
（2）制備PCl₅的反應為放熱反應，降低溫度有利于制備PCl₅；
（3）熱化學方程式書寫要求：注明各物質的聚集狀態(tài)，結合圖判斷放熱反應還是吸熱反應，反應物的物質的量與反應熱成對應的比例關系；由蓋斯定律可知，反應一步完成與分步完成的熱效應相同．

解答 解：（1）△H=生成物總能量-反應物總能量，Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g），中間產物的總能量大于最終產物的總能量，該反應是放熱反應，所以 PCl₅（g）=PCl₃（g）+Cl₂（g）是吸熱反應；熱化學方程式：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）是吸熱反應；升高溫度向吸熱反應方向移動，正反應（分解反應是吸熱反應）是吸熱反應，升高溫度向正反應方向移動，轉化率增大，α₂ ＞α₁ ；
故答案為：25%；大于； 
（2）Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g），是放熱反應，降溫平衡向放熱反應方向移動，降溫有利于PCl₅（g）的生成，
故答案為：兩步反應均為放熱反應，降低溫度有利于提高產率，防止產物分解；
（3）由圖可知P（s）+Cl₂（g）→PCl₅（g），反應物的總能量大于生成物的總能量，該反應是放熱反應，反應熱為△H=-306 kJ/mol+（-93KJ/mol）=-399KJ/mol，熱化學方程式為：P（s）+$\frac{5}{2}$Cl₂（g）═PCl₅（g）△H=-399kJ/mol；由蓋斯定律可知P和Cl₂一步反應生成1molPCl₅的△H₄等于△H₃，
故答案為：-399kJ/mol； 等于．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高頻考點，把握圖象分析、熱化學方程式、蓋斯定律及轉化率計算為解答的關鍵，側重分析與及計算能力的考查，注意圖象分析與平衡移動原理的應用，題目難度不大．