Question

14．PCl₃和Cl₂在一定條件下反應生成PCl₅．
（1）已知PCl₃的熔點、沸點分別為-93.6℃和76.1℃，PCl₅的熔點為167℃．常溫常壓下，PCl₃與Cl₂反應生成41.7 g PCl₅時放出熱量24.76kJ，該反應的熱化學方程式為PCl₃（l）+Cl₂）g）═PCl₅（s）△H=-123.8kJ/mol．
（2）反應PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g） 在容積為5 L的密閉容器中進行．起始時PCl₃和Cl₂均為0.1 mol，反應在不同條件下進行，反應體系總壓強隨時間的變化如圖所示．
①與實驗a相比，b組改變的實驗條件是加入催化劑，c組改變的實驗條件是升高溫度．
②計算實驗a中反應的平衡常數(shù)及Cl₂的轉化率（要求寫出計算過程）．

Answer 1

分析 （1）常溫常壓下，PCl₃為液態(tài)，PCl₅為固態(tài)，PCl₃與Cl₂反應生成41.7 g PCl₅即0.2molPCl₅時放出熱量24.76kJ，據(jù)此可知當生成1molPCl₅時放出熱量123.8kJ，據(jù)此寫出熱化學方程式；
（2）①分析圖象可知達到平衡狀態(tài)的時間不同，時間越短反應速率越快；其中b和a達到相同平衡狀態(tài)，但時間不同，說明b是加入了催化劑改變了反應速率；c混合氣體壓強增大，達到平衡時間縮短，所以是升溫引起的壓強增大；
②設PCl₃與Cl₂反應達平衡后生成PCl₅物質的量為x mol，根據(jù)三段式，表示出各物質的平衡的物質的量，然后根據(jù)在恒容時，氣體的物質的量之比等于壓強之比，求出X，即可解得K和平衡轉化率．

解答 解：（1）常溫常壓下，PCl₃為液態(tài)，PCl₅為固態(tài)，PCl₃與Cl₂反應生成41.7 g PCl₅即0.2molPCl₅時放出熱量24.76kJ，據(jù)此可知當生成1molPCl₅時放出熱量123.8kJ，故熱化學方程式為：PCl₃（l）+Cl₂）g）═PCl₅（s）△H=-123.8 kJ/mol，故答案為：PCl₃（l）+Cl₂）g）═PCl₅（s）△H=-123.8 kJ/mol；
（2）①分析圖象可知達到平衡狀態(tài)的時間不同，時間越短反應速率越快，圖中3組實驗從反應開始至達到平衡時的反應速率v（PCl₃）由大到小的次序b＞c＞a，與實驗a相比，b和a達到相同平衡狀態(tài)，但時間不同，b組改變的實驗條件及判斷依據(jù)是加入了催化劑改變了反應速率；c混合氣體壓強增大，達到平衡時間縮短，所以是升溫引起的壓強增大；
故答案為：加入催化劑，升高溫度；
②解：設PCl₃與Cl₂反應達平衡后生成PCl₅物質的量為x mol．
              PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）
初始/mol       0.1          0.1               0
平衡/mol       0.1-x        0.1-x             x      
初始時容器中氣體總物質的量為0.2 mol，平衡時容器內氣體總物質的量為：
（0.1-x） mol+（0.1-x） mol+x mol=（0.2-x） mol
根據(jù)物質的量之比等于壓強之比可知：
$\frac{0.2mol}{（0.2-x）mol}=\frac{160Kp}{120KP}$ 解得 x=0.05 mol   
各物質的平衡濃度：c（PCl₅）=c（PCl₃）=c（Cl₂）=$\frac{（0.1-0.06）mol}{5L}$=0.01 mol/L
K=$\frac{c（PC{l}_{5}）}{c（PC{l}_{3}）•c（C{l}_{2}）}$=$\frac{0.01mol/L}{0.01mol/L×0.01mol/L}$=100 mol/L  
Cl₂的轉化率α（Cl₂）=$\frac{0.05mol}{0.1mol}$×100%=50%   
答：實驗a中反應的平衡常數(shù)為100mol/L，Cl₂的轉化率為50%．

點評 本題考查了圖象分析判斷方法，化學平衡計算分析，影響化學平衡的因素理解應用，反應速率概念的計算，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．