Question

(10分)在一定溫度時向一個容積不變的容器中加入3 mol PCl₃和4 mol Cl₂使之反應
PCl_3(g)+ Cl_2(g)PCl_5(g) 反應達到平衡時容器的壓強為開始時的6/7，則此時。
（1）容器的密度為開始時______倍；氣體的平均相對分子質量為開始時______倍。
（2）保持恒溫，將起始物改為a mol PCl₃，b mol Cl₂，c mol PCl₅，欲使平衡時PCl₅的體積分數1/6，則a、b、c（分別用含a、b和b、c的兩個代數式表示）的關系為              、                 。欲使反應向逆方向進行，a的取值范圍                       ；c的取值范圍                           。

Answer 1

（10分）（1）1（2分）、7/6 （2分）（2）a+ c=3（1分）   b+ c=4（1分）、
0≤a＜2（2分）、1＜c≤3（2分）

試題分析：（1）密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，所以密度是不變的�；旌蠚獾钠骄�相對分子質量是混合氣的質量和混合氣的總的物質的量的比值，質量不變，但物質的量是變化的。由于溫度和容器容積不變，所以根據平衡時容器的壓強為開始時的6/7，則此時氣體的物質的量也是反應前的6/7，所以氣體的平均相對分子質量為開始時7/6倍。
（2）                PCl_3(g)+ Cl_2(g)PCl_5(g)
起始量（mol）        3     4         0
轉化量（mol）        x      x         x
平衡量（mol）      3－x   4－x        x
所以有（3－x＋4－x＋x）/7=6/7
解得x＝1
所以平衡時PCl₅的體積分數1/6。由于反應前后容器容積和溫度是不變的，因此要使平衡時PCl₅的體積分數1/6，則根據等效平衡的原理可知，等效轉化后，對應各物質起始投料的物質的量與原平衡起始態(tài)相同，所以a＋c=3、b＋c=4。由于平衡時三氯化磷的物質的量是2mol、五氯化磷的物質的量是1mol，所以欲使反應向逆方向進行，則a的取值范圍是0≤a＜2、1＜c≤3。
點評：所謂等效平衡是指外界條件相同時，同一可逆反應只要起始濃度相當，無論經過何種途徑，都可以達到相同的平衡狀態(tài)。等效平衡的判斷及處理一般步驟是：進行等效轉化——邊倒法，即按照反應方程式的計量數之比轉化到同一邊的量，與題干所給起始投料情況比較。等效平衡一般有三種類型：I類：恒溫恒容下對于反應前后氣體體積發(fā)生變化的反應來說（即△n≠0的體系）：等效轉化后，對應各物質起始投料的物質的量與原平衡起始態(tài)相同。II類：恒溫恒容下對于反應前后氣體體積沒有變化的反應來說（即△n＝0的體系）：等效轉化后，只要反應物（或生成物）的物質的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。III類：恒溫恒壓下對于氣體體系等效轉化后，要反應物（或生成物）的物質的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。解答該類型試題的關鍵是分清類別，用相應的方法求解即可。