Question

红磷P(s)和Cl₂(g)发生反应生成PCl₃(g)和PCl₅(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的△H表示生成1mol产物的数据)。
根据右图回答下列问题：

（1）P和Cl₂反应生成PCl₃的热化学方程式__________________________________。
（2）PCl₅分解成PCl₃和Cl₂的热化学方程式_________________________________，上述分解反应是一个可逆反应，温度T₁时，在密闭容器中加入0.80molPCl₅，反应达到平衡时PCl₅还剩0.60mol，其分解率α₁等于___________；若反应温度由T₁升高到T₂，平衡时PCl₅的分解率为α₂，α₂_____α₁(填“大于”、“小于”或“等于”)。
（3）工业上制备PCl₅通常分两步进行，先将P和Cl₂反应生成中间产物PCl₃，然后降温，再和Cl₂反应生成PCl₅。原因是________________________________________________。
（4）P和Cl₂分两步反应生成1molPCl₅的△H₃＝______________________，P和Cl₂一步反应生成1molPCl₅的△H₄___________△H₃(填“大于”、“小于”或“等于”)。

Answer 1

（1）P(s)+Cl₂(g)PCl₃(g)     △H＝－306kJ/mol
（2）PCl₅(g)PCl₃(g)+Cl₂(g)   △H＝＋93kJ/mol           25%       大于
（3）两步反应均为放热反应，降温有利于提高产率，防止产物分解
（4）等于

解析试题分析：（1）根据图像可知，1molP在Cl₂中完全燃烧放出的热量为306kJ?mol^－1，所以P与Cl₂反应生成PCl₃的热化学反应方程式为P(s)＋32Cl₂(g)＝PCl₃(g)   △H＝－306kJ?mol^－1。
(2）中间产物PCl₃和未完全反应的Cl₂的总能量高于最终产物PCl₅的能量，其△H＝－93kJ?mol^－1，所以PCl₅(g)＝PCl₃(g)＋Cl₂(g)；△H＝93kJ?mol^－1；分解率α₁＝（0.80mol－0.60mol）/0.80mol×100％＝25％。由热化学反应方程式可知，此反应的正反应为吸热反应，所以升高温度，平衡向正反应方向移动，PCl₅的分解率增大。即：α₂＞α₁。
(3）根据图像可知，P与Cl₂反应生成PCl₃，PCl₃和Cl₂进一步反应生成PCl₅，都是放热反应，分两步进行且第二步降低温度，有利于PCl₅的生成，防止PCl₅的分解。
(4）由盖斯定律可知，一步生成生成PCl₅和两步生成PCl₅的总的热效应相等，所以△H₃＝－306kJ/mol－93kJ/mol＝－399kJ?mol^－1。
考点：考查热化学方程式的书写、盖斯定律的应用及有关计算等
点评：本题为2008全国2试卷试题的前4问，属于中等难度的试题，试题基础性强。根据图示分析反应物与生成物的能量大小关系，即可以完成相关解答。