Question

2．向2.0L恒容密閉容器中充入1.0mol PCl₅，在溫度為T時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）△H=+124kJ•mol^-1．反應(yīng)過程中測(cè)定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表：

時(shí)間t/s	0	50	150	250	350
n（PCl3）/mol	0	0.16	0.19	0.2	0.2

回答下列問題：
（1）反應(yīng)在前50s的平均速率v（PCl₅）=0.0016mol/（L•s），該反應(yīng)的△S＞0（填“＜”、“＞”或“=”）．
（2）溫度為T時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)=0.025．
（3）上述反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，PCl₃的體積分?jǐn)?shù)為16.7%．
要提高平衡時(shí)PCl₃的體積分?jǐn)?shù)，可采取的措施有CD．
A．溫度不變，壓縮容器體積增大壓強(qiáng)      B．使用高效催化劑
C．溫度和體積不變，減小PCl₅的起始量    D．體積不變，提高反應(yīng)溫度
（4）在溫度為T時(shí)，若起始時(shí)向容器中充入0.5mol PCl₅和a mol Cl₂平衡時(shí)PCl₅的轉(zhuǎn)化率仍為20%，則a=0.1．
（5）在熱水中，五氯化磷完全水解，生成磷酸（H₃PO₄），該反應(yīng)的化學(xué)方程式是PCl₅+4H₂O=H₃PO₄+5HCl．

Answer 1

分析 （1）由表中數(shù)據(jù)可知，50s內(nèi)△n（PCl₃）=0.16mol，由方程式可知△n（PCl₅）=△n（PCl₃），根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計(jì)算v（PCl₅）；
正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，則混亂度增大；
（2）溫度為T時(shí)，向2.0L恒容密閉容器中充入1.0mol PCl₅，平衡時(shí)n（PCl₃）=0.2mol，則：
              PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）
開始（mol/L）：0.5        0        0
變化（mol/L）：0.1        0.1      0.1
平衡（mol/L）：0.4        0.1      0.1
再根據(jù)K=$\frac{c（PC{l}_{3}）×c（C{l}_{2}）}{c（PC{l}_{5}）}$計(jì)算平衡常數(shù)；
（3）PCl₃的體積分?jǐn)?shù)=$\frac{PC{l}_{3}物質(zhì)的量}{混合氣體總物質(zhì)的量}$×100%；
要提高平衡時(shí)PCl₃的體積分?jǐn)?shù)，改變條件平衡正向移動(dòng)，但不能減小PCl₃的濃度，注意改變PCl₅的濃度等效為壓強(qiáng)改變；
（4）平衡時(shí)PCl₅的轉(zhuǎn)化率仍為20%，轉(zhuǎn)化的PCl₅為0.5mol×20%=0.1mol，表示出平衡時(shí)各組分物質(zhì)的量，再根據(jù)平衡常數(shù)列方程計(jì)算解答；
（5）在熱水中，五氯化磷完全水解，生成磷酸（H₃PO₄），還生成HCl．

解答 解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，50s內(nèi)△n（PCl₃）=0.16mol，由方程式可知△n（PCl₅）=△n（PCl₃）=0.16mol，則v（PCl₅）=$\frac{\frac{0.16mol}{2L}}{50s}$=0.0016mol/（L•s），
正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，則混亂度增大，故△S＞0，
故答案為：0.0016mol/（L•s）；＞；
（2）溫度為T時(shí)，向2.0L恒容密閉容器中充入1.0mol PCl₅，平衡時(shí)n（PCl₃）=0.2mol，則：
              PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）
開始（mol/L）：0.5        0         0
變化（mol/L）：0.1        0.1       0.1
平衡（mol/L）：0.4        0.1       0.1
則平衡常數(shù)K=$\frac{c（PC{l}_{3}）×c（C{l}_{2}）}{c（PC{l}_{5}）}$=$\frac{0.1×0.1}{0.4}$=0.025，
故答案為：0.025；
（3）由（2）中計(jì)算數(shù)據(jù)可知，平衡時(shí)PCl₃的體積分?jǐn)?shù)=$\frac{0.1mol/L}{0.6mol/L}$×100%=16.7%；
A．溫度不變，壓縮容器體積增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，PCl₃的體積分?jǐn)?shù)減小，故A錯(cuò)誤；
B．使用高效催化劑，不影響平衡移動(dòng)，PCl₃的體積分?jǐn)?shù)不變，故B錯(cuò)誤；
C．溫度和體積不變，減小PCl₅的起始量，等效為降低壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，PCl₃的體積分?jǐn)?shù)增大，故C正確；
D．體積不變，提高反應(yīng)溫度，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，平衡正向移動(dòng)，PCl₃的體積分?jǐn)?shù)增大，故D正確，
故答案為：16.7%；CD；
（4）在溫度為T時(shí)，若起始時(shí)向容器中充入0.5mol PCl₅和a mol Cl₂，平衡時(shí)PCl₅的轉(zhuǎn)化率仍為20%，則轉(zhuǎn)化的PCl₅為0.5mol×20%=0.1mol，反應(yīng)正向進(jìn)行，則：
             PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）
開始（mol/L）：0.25       0      0.5a
變化（mol/L）：0.05       0.05   0.05
平衡（mol/L）：0.2        0.05   0.5a+0.05
則平衡常數(shù)K=$\frac{（0.5a+0.05）×0.05}{0.2}$=0.025，解得a=0.1
故答案為：0.1；
（5）在熱水中，五氯化磷完全水解，生成磷酸（H₃PO₄），還生成HCl，反應(yīng)方程式為：PCl₅+4H₂O=H₃PO₄+5HCl，
故答案為：PCl₅+4H₂O=H₃PO₄+5HCl．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、反應(yīng)速率、平衡常數(shù)計(jì)算等，難度中等，（4）中注意利用平衡常數(shù)進(jìn)行計(jì)算解答．