Question

20．在10L恒容密闭容器中充入PCl₃（g）和Cl₂（g），发生反应：PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）起始时，PCl₃（g）和Cl₂（g）均为0.2mol，反应分别在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种条件下进行，其体系总压强随时间的变化如图所示．下列说法不正确的是（　　）

• A． 在实验Ⅲ中，从反应开始至达到平衡时，v（Cl₂）=2.5×10^-4mol/（L•min）
• B． 实验Ⅲ跟实验Ⅱ相比，实验Ⅲ使用了催化剂
• C． 在实验Ⅱ中，反应的平衡常数K=100
• D． 该反应的△H＞0

Answer 1

分析 气体压强之比等于气体物质的量之比，结合化学平衡三段式列式计算，设得到平衡状态时消耗PCl₃物质的量为x，
             PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）
起始量（mol） 0.2      0.2      0
变化量（mol） x       x        x
平衡量（mol） 0.2-x   0.2-x    x
A．图象分析可知实验b气体压强160变化为120，60min达到平衡状态，气体压强之比等于气体物质的量之比，0.4：（0.4-x）=160：120，则x=0.1mol，然后依据化学反应速率概念计算；
B．实验Ⅲ跟实验Ⅱ相比，达到相同平衡状态，但时间不同，Ⅲ组改变的实验条件及判断依据是加入了催化剂改变了反应速率；
C．ⅢⅡ是相同平衡状态，平衡时Ⅲ与Ⅱ的各组分的浓度相同，先计算出各组分浓度，然后根据平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$计算；
D．Ⅰ混合气体压强增大，达到平衡时间缩短，所以是升温引起的压强增大．

解答 解：恒温恒容条件下，气体压强之比等于气体物质的量之比，设得到平衡状态时消耗PCl₃物质的量为x，
           PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）
起始量（mol） 0.2     0.2         0
变化量（mol） x        x          x
平衡量（mol） 0.2-x   0.2-x       x
A．图象分析可知实验b气体压强160变化为120，60min达到平衡状态，气体压强之比等于气体物质的量之比，0.4：（0.4-x）=160：120，解得：x=0.1mol，则实验b从反应开始至达到平衡时的反应速率为：v（Cl₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.1mol}{10L}}{60min}$=1.7×10^-4mol/L•min，故A错误；
B．分析图象可知达到平衡状态的时间不同，时间越短反应速率越快，图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v（PCl₃）由大到小的次序Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ，实验Ⅲ跟实验Ⅱ相比，达到相同平衡状态，但时间不同，Ⅲ组改变的实验条件及判断依据是加入了催化剂改变了反应速率，故B正确；
C．Ⅲ与Ⅱ是相同平衡状态，平衡时各组分的浓度相同，图象分析可知实验Ⅱ气体压强160变化为120，60min达到平衡状态，气体压强之比等于气体物质的量之比，0.4：（0.4-x）=160：120，解得：x=0.1mol，平衡浓度分别为：c（ PCl₃）=0.01mol/L，c（Cl₂）=0.01mol/L，c（PCl₅）=0.01mol/L，所以实验a条件下的平衡常数K=$\frac{0.01}{0.01×0.01}$=100，故C正确；
D．Ⅰ混合气体压强增大，达到平衡时间缩短，所以是升温引起的压强增大，但平衡分压减小，故升温平衡向正向移动，正向为吸热反应，故D正确．
故选A．

点评 本题考查了化学平衡的图象及计算，题目难度中等，明确恒温恒容条件下气体物质的量与压强之间的关系为解答关键，注意掌握化学平衡状态特征及应用，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．