Question

8．在10L的恒容密閉容器中，發(fā)生反應：PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）△H＜0  若起始時PCl₃（g）和Cl₂（g）均為0.2mol，在不同條件下進行a、b、c三組實驗，每一組實驗都是在恒溫恒容條件下進行，反應體系總壓強隨時間的變化如圖所示．下列說法中正確的是（　�。�

• A． 與實驗a相比，實驗b升高了溫度，實驗c加入了催化劑
• B． 從反應開始至剛達平衡時，實驗b的化學反應速率ν（PCl₅）=5×10^-4mol/（L．min）
• C． 實驗c達平衡時，PCl₃（g）的轉(zhuǎn)化率為 60%
• D． 在實驗a條件下，該反應的平衡常數(shù)K=100

Answer 1

分析 氣體壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比，結(jié)合化學平衡三段式列式計算，設(shè)得到平衡狀態(tài)時消耗PCl₃物質(zhì)的量為x，
             PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）
起始量（mol） 0.2      0.2      0
變化量（mol） x       x        x
平衡量（mol） 0.2-x   0.2-x    x
A．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；
B．圖象分析可知實驗b氣體壓強160變化為120，60min達到平衡狀態(tài)，氣體壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比，0.4：（0.4-x）=160：120，則x=0.1mol，然后依據(jù)化學反應速率概念計算；
C．根據(jù)平衡時實驗c的壓強計算出轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量，然后計算出轉(zhuǎn)化率；
D．a(chǎn)b是相同平衡狀態(tài)，平衡時阿玉b的各組分的濃度相同，先計算出各組分濃度，然后根據(jù)平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$計算．

解答 解：恒溫恒容條件下，氣體壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比，設(shè)得到平衡狀態(tài)時消耗PCl₃物質(zhì)的量為x，
           PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）
起始量（mol） 0.2     0.2         0
變化量（mol） x        x          x
平衡量（mol） 0.2-x   0.2-x       x
A．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A錯誤；
B．圖象分析可知實驗b氣體壓強160變化為120，60min達到平衡狀態(tài)，氣體壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比，0.4：（0.4-x）=160：120，解得：x=0.1mol，則實驗b從反應開始至達到平衡時的反應速率為：v（PCl₅）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.1mol}{10L}}{60min}$=1.7×10^-4mol/L•min，故B錯誤；
C．圖象分析可知實驗c平衡時氣體壓強175變化為140，60min達到平衡狀態(tài)，氣體壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比，0.4：（0.4-x）=175：140，解得：x=0.08mol，則實驗c達平衡時，PCl₃（g）的轉(zhuǎn)化率為：$\frac{0.08mol}{0.2mol}$×100%=40%，故C錯誤；
D．a(chǎn)b是相同平衡狀態(tài)，平衡時各組分的濃度相同，圖象分析可知實驗a氣體壓強160變化為120，60min達到平衡狀態(tài)，氣體壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比，0.4：（0.4-x）=160：120，解得：x=0.1mol，平衡濃度分別為：c（ PCl₃）=0.01mol/L，c（Cl₂）=0.01mol/L，c（PCl₅）=0.01mol/L，所以實驗a條件下的平衡常數(shù)K=$\frac{0.01}{0.01×0.01}$=100，故D正確；
故選D．

點評 本題考查了化學平衡的圖象及計算，題目難度中等，明確恒溫恒容條件下氣體物質(zhì)的量與壓強之間的關(guān)系為解答關(guān)鍵，注意掌握化學平衡狀態(tài)特征及應用，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學計算能力．