Question

2．五氯化磷（PCl₅）是有机合成中重要的氯化剂，可以有三氯化磷（PCl₃）氯化得到：
PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）△H=-93.0kJ•mol^-1．某温度下，在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入2.0molPCl₃和1.0molCl₂，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如表所示：

t/s	0	50	150	250	350
n（PCl5）/mol	0	0.24	0.36	0.40	0.40

（1）0～150s内的平均反应速率v（PCl₃）=1.2×10^-3或0.0012mol．L^-1•s^-1
（2）该温度下，此反应的化学平衡常数的数值为$\frac{5}{6}$（可用分数表示）．
（3）反应至250s 时，该反应放出的热量为37.2kJ．
（4）下列关于上述反应的说法中，正确的是abd（填字母序号）．
a． 无论是否达平衡状态，混合气体的密度始终不变
b． 300s 时，升高温度，正、逆反应速率同时增大
c． 350s 时，向该密闭容器中充入氮气，平衡向正反应方向移动
d． 相同条件下，若起始向该密闭容器中充入1.0molPCl₃和0.2molCl₂，达到化学平衡状态时，n（PCl₅）＜0.20mol
（5）温度T ₁时，混合气体中PCl₅的体积分数随时间t 变化的示意图如下．其他条件相同，请在下图中画出温度为T ₂（T ₂＞T ₁）时，PCl₅的体积分数随时间变化的曲线．

Answer 1

分析 （1）0～150s内的平均反应速率v（PCl₅）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$，该段时间内v（PCl₃）=v（PCl₅）；
（2）开始时c（PCl₃）=$\frac{2.0mol}{2.0L}$=1.0mol/L、c（Cl₂）=$\frac{1.0mol}{2.0L}$=0.5mol/L，平衡时c（PCl₅）=$\frac{0.40mol}{2.0L}$=0.2mol/L，
               PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）△H=-93.0kJ•mol^-1，
开始（mol/L）1.0           0.5          0
反应（mol/L）0.2           0.2         0.2
平衡（mol/L）0.8         0.3          0.2
化学平衡常数K=$\frac{c（PC{l}_{5}）}{c（PC{l}_{3}）．c（C{l}_{2}）}$；
（3）250s时生成n（PCl₅）=0.40mol，根据五氯化磷和反应热之间的关系式计算放出热量；
（4）a．反应前后气体总质量不变、容器体积不变，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算；
b．所有的化学反应只要升高温度正逆反应速率都增大；
c.350s 时，向该密闭容器中充入氮气，参加反应的各气体浓度不变，化学平衡不移动；
d．相同条件下，若起始向该密闭容器中充入1.0molPCl₃和0.2molCl₂，与原反应相比，相当于减小压强平衡向气体体积增大的方向移动；
（5）该反应的正反应是放热反应，升高温度化学反应速率加快，反应达到平衡时间缩短，但平衡逆向移动，达到平衡时五氯化磷体积分数降低．

解答 解：（1）0～150s内的平均反应速率v（PCl₅）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.36-0}{2}}{150}$mol．L^-1•s^-1=1.2×10^-3或0.0012
mol．L^-1•s^-1，该段时间内v（PCl₃）=v（PCl₅）=1.2×10^-3或0.0012mol．L^-1•s^-1，
故答案为：1.2×10^-3或0.0012；
（2）开始时c（PCl₃）=$\frac{2.0mol}{2.0L}$=1.0mol/L、c（Cl₂）=$\frac{1.0mol}{2.0L}$=0.5mol/L，平衡时c（PCl₅）=$\frac{0.40mol}{2.0L}$=0.2mol/L，
               PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）△H=-93.0kJ•mol^-1，
开始（mol/L）1.0           0.5          0
反应（mol/L）0.2           0.2         0.2
平衡（mol/L）0.8         0.3          0.2
化学平衡常数K=$\frac{c（PC{l}_{5}）}{c（PC{l}_{3}）．c（C{l}_{2}）}$=$\frac{0.2}{0.8×0.3}$=$\frac{5}{6}$，
故答案为：$\frac{5}{6}$；
（3）生成1mol五氯化磷放出93.0kJ热量，250s时生成n（PCl₅）=0.40mol放出热量=0.40mol×93.0kJ/mol=37.2kJ，故答案为：37.2；
（4）a．反应前后气体总质量不变、容器体积不变，根据ρ=$\frac{m}{V}$知，无论反应是否达到平衡状态密度始终不变，故a正确；
b．所有的化学反应只要升高温度正逆反应速率都增大，所以该反应升高温度正逆反应速率都增大，故b正确；
c.350s 时，向该密闭容器中充入氮气，参加反应的各气体分压不变、浓度不变，则化学平衡不移动，故c错误；
d．相同条件下，若起始向该密闭容器中充入1.0molPCl₃和0.2molCl₂，与原反应相比，相当于减小压强平衡向气体体积增大的方向移动，则生成五氯化磷物质的量小于原来一半，故d正确；
故选abd；
（5）该反应的正反应是放热反应，升高温度化学反应速率加快，反应达到平衡时间缩短，但平衡逆向移动，达到平衡时五氯化磷体积分数降低，所以其图象为，
故答案为：．

点评 本题考查化学平衡计算，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，注意“三段式”在化学平衡计算中的灵活运用，注意（4）中c选项充入氮气不影响平衡移动，为易错点．