Question

8．一定溫度下，向2L的密閉容器中充入2molPCl₃（g）和1molCl₂（g），發(fā)生反應：PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g），5min達平衡，PCl₃（g）的轉化率為20%，并且放出37.2kJ的熱量，請回答下列問題：
（1）前5min內(nèi)，v（Cl₂）=0.04mol•L^-1•min，此溫度下，平衡常數(shù)K=0.83．
（2）下列哪個圖象能正確說明上述反應在進行到t₁時刻時，達到平衡狀態(tài)AB．

（3）若將上恒溫容器換成絕熱容器，則PCl₃（g）的轉化率＜20%（填“＞”“＜”或“=”），平衡常數(shù)K減小（填“增大”“減小”或“不變”）．
（4）PCl₅與足量的水能完全水解生成兩種酸，該反應的化學方程式是PCl₅+4H₂O=H₃PO₄+5HCl．
（5）已知：H₃PO₄的電離平衡常數(shù)：Ka₁=7.52×10^-3，Ka₂=6.23×10^-8，Ka₃=2.2×10^-13；H₂CO₃的電離平衡常數(shù)：Ka₁=4.3×10^-7，Ka₂=5.61×10^-11，將H₃PO₄的溶液逐滴加入到過量的Na₂CO₃的溶液中，請寫出可能發(fā)生反應的離子方程式H₃PO₄+2CO₃^2-=HPO₄^2-+2HCO₃^-．

Answer 1

分析 （1）設平衡時參加反應的氯氣為xmol，則：
             PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）
起始量（mol）：2        1         0
變化量（mol）：x        x         x
平衡量（mol）：2-x      1-x       x
根據(jù)PCl₃（g）的轉化率列方程計算x，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（Cl₂），平衡常數(shù)K=$\frac{c（PC{l}_{5}）}{c（PC{l}_{3}）×c（C{l}_{2}）}$；
（2）A．隨反應進行，正反應速率減低，反應速率不再變化，說明到達平衡；
B．混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應進行總物質(zhì)的量減小，平均相對分子質(zhì)量減小，若向逆反應進行平均相對分子質(zhì)量會增大；
C．混合氣體總質(zhì)量不變，容器的容積不變，密度始終不變；
D．t₁時刻后PCl₅的質(zhì)量分數(shù)增大，Cl₂質(zhì)量分數(shù)減小，說明t₁時刻時反應向正反應進行；
（3）若將上恒溫容器換成絕熱容器，正反應為放熱反應，隨反應進行溫度升高，與原平衡相比平衡逆向移動，PCl₃（g）的轉化率減小，平衡常數(shù)K減��；
（4）PCl₅與足量的水能完全水解生成兩種酸，則生成H₃PO₄與HCl；
（5）由磷酸、碳酸的電離平衡常數(shù)可知，酸性H₃PO₄＞H₂CO₃＞H₂PO₄^-＞HCO₃^-＞HPO₄^2-，碳酸鈉足量，與磷酸反應生成碳酸氫鈉、Na₂HPO₄．

解答 解：（1）設平衡時參加反應的氯氣為xmol，則：
             PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）
起始量（mol）：2        1         0
變化量（mol）：x        x         x
平衡量（mol）：2-x      1-x       x
PCl₃（g）的轉化率為20%，則$\frac{x}{2}$=20%，解得x=0.4，
則v（Cl₂）=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{5min}$=0.04mol/（L．min），平衡常數(shù)K=$\frac{c（PC{l}_{5}）}{c（PC{l}_{3}）×c（C{l}_{2}）}$=$\frac{\frac{0.4}{2}}{\frac{1.6}{2}×\frac{0.6}{2}}$=0.83，
故答案為：0.04；0.83；
（2）A．隨反應進行，正反應速率減低，反應速率不再變化，說明到達平衡，故A正確；
B．混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應進行總物質(zhì)的量減小，平均相對分子質(zhì)量減小，若向逆反應進行平均相對分子質(zhì)量會增大，故平均相對分子質(zhì)量不變說明到達平衡，故B正確；
C．混合氣體總質(zhì)量不變，容器的容積不變，密度始終不變，故C錯誤；
D．t₁時刻后PCl₅的質(zhì)量分數(shù)增大，Cl₂質(zhì)量分數(shù)減小，說明t₁時刻時反應向正反應進行，故D錯誤，
故選：AB；
（3）若將上恒溫容器換成絕熱容器，正反應為放熱反應，隨反應進行溫度升高，與原平衡相比平衡逆向移動，PCl₃（g）的轉化率減小，即PCl₃轉化率＜20%，平衡常數(shù)K減小，
故答案為：＜；減��；
（4）PCl₅與足量的水能完全水解生成兩種酸，則生成H₃PO₄與HCl，反應方程式為：PCl₅+4H₂O=H₃PO₄+5HCl，
故答案為：PCl₅+4H₂O=H₃PO₄+5HCl；
（5）由磷酸、碳酸的電離平衡常數(shù)可知，酸性H₃PO₄＞H₂CO₃＞H₂PO₄^-＞HCO₃^-＞HPO₄^2-，碳酸鈉足量，與磷酸反應生成碳酸氫鈉、Na₂HPO₄，反應離子方程式為：H₃PO₄+2CO₃^2-=HPO₄^2-+2HCO₃^-，
故答案為：H₃PO₄+2CO₃^2-=HPO₄^2-+2HCO₃^-．

點評 本題考查化學平衡計算、化學平衡狀態(tài)判斷、平衡常數(shù)、電離平衡常數(shù)應用等，（5）中關鍵是根據(jù)電離平衡常數(shù)判斷酸性強弱，難度中等．