Question

7．温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl₅，反应PCl₅（g）═PCl₃（g）+Cl₂（g），经过一段时间后达到平衡．反应过程中测定的t/s-n（PCl₃）/mol数据如图．下列说法正确的是（　　）

• A． 反应在前50 s 的平均速率v（PCl₃）=0.0032 mol•L^-1•s^-1
• B． 相同温度下，起始时向容器中充入1.0 mol PCl₅、0.20mol PCl₃ 和0.20 mol Cl₂，反应达到平衡前v（正）＞v（逆）
• C． 保持其他条件不变，升高温度，平衡时c（PCl₃）=0.11mol•L^-1，则反应的△H＜0
• D． 相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol PCl₃ 和2.0mol Cl₂，达到平衡时，PCl₃ 的转化率小于80%

Answer 1

分析 根据图知，250s、350s时n（PCl₃）相等说明250s时该反应达到平衡状态，
A．v（PCl₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.16-0}{2.0}}{50}$mol•L^-1•s^-1；
B．反应达到平衡时，n（PCl₃）=0.20mol，根据方程式知，n（PCl₅）=（1.0-0.20）mol=0.80mol，n（PCl₃）=n（Cl₂）=0.20mol，则c（PCl₃）=c（Cl₂）=$\frac{0.20mol}{2.0L}$=0.1mol/L，c（PCl₅）=$\frac{0.80mol}{2.0L}$=0.4mol/L，
化学平衡常数K=$\frac{0.1×0.1}{0.4}$=0.025；
相同温度下，起始时c（PCl₅）=$\frac{1.0}{2.0}$mol/L=0.5mol/L，c（PCl₃）=c（Cl₂）=$\frac{0.20mol}{2.0L}$=0.1mol/L，浓度商=$\frac{0.1×0.1}{0.5}$=0.02，浓度商小于K，则平衡正向移动；
C．升高温度，平衡向吸热反应方向移动；
D．相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol PCl₃ 和2.0mol Cl₂，如果二者完全转化为PCl₅，为2.0mol，增大压强平衡逆向移动，五氯化磷转化率降低．

解答 解：根据图知，250s、350s时n（PCl₃）相等说明250s时该反应达到平衡状态，
A．v（PCl₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.16-0}{2.0}}{50}$mol•L^-1•s^-1=0.0016mol•L^-1•s^-1，故A错误；
B．反应达到平衡时，n（PCl₃）=0.20mol，根据方程式知，n（PCl₅）=（1.0-0.20）mol=0.80mol，n（PCl₃）=n（Cl₂）=0.20mol，则c（PCl₃）=c（Cl₂）=$\frac{0.20mol}{2.0L}$=0.1mol/L，c（PCl₅）=$\frac{0.80mol}{2.0L}$=0.4mol/L，
化学平衡常数K=$\frac{0.1×0.1}{0.4}$=0.025；
相同温度下，起始时c（PCl₅）=$\frac{1.0}{2.0}$mol/L=0.5mol/L，c（PCl₃）=c（Cl₂）=$\frac{0.20mol}{2.0L}$=0.1mol/L，浓度商=$\frac{0.1×0.1}{0.5}$=0.02，浓度商小于K，则平衡正向移动，则反应达到平衡前v（正）＞v（逆），故B正确；
C．升高温度，平衡向吸热反应方向移动，平衡时c（PCl₃）=0.11mol•L^-1＞0.1mol/L，说明升高温度平衡正向移动，则正反应是吸热反应，△H＞0，故C错误；
D．相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol PCl₃ 和2.0mol Cl₂，如果二者完全转化为PCl₅，为2.0mol，增大压强平衡逆向移动，五氯化磷转化率降低，三氯化磷转化率升高，根据B知，B中五氯化磷转化率=$\frac{0.20mol}{1.0mol}×100%$=20%，该条件下五氯化磷转化率小于20%，则三氯化磷转化率大于80%，故D错误；
故选B．

点评 本题考查化学平衡有关计算，侧重考查学生分析计算能力，利用浓度商和化学平衡常数关系确定反应方向，易错选项是CD．