Question

19．Ⅰ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）．根据图回答下列问题：
（1）P和Cl₂反应生成PCl₃的热化学方程式P（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）═PCl₃（g）；△H=-306 kJ/mol．
（2）PCl₅分解成PCl₃和Cl₂的热化学方程式PCl₅（g）=PCl₃（g）+Cl₂（g）；△H=+93 kJ/mol，
（3）P和Cl₂分两步反应生成1molPCl₅的△H₃=-399 kJ/mol，P和Cl₂一步反应生成1molPCl₅的△H₄等于△H₃（填“大于”、“小于”或“等于”）．
Ⅱ沉淀转化法制备BaCO₃，可用饱和Na₂CO₃溶液将BaSO₄转化为BaCO₃：BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）═BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）
已知：K_sp（BaCO₃）=2.40×10^-9，K_sp（BaSO₄）=1.20×10^-10．现欲用沉淀转化法将BaSO₄转化为BaCO₃，该反应的平衡常数为5×10^-2．如用1.00L 0.210mol•L^-1 Na₂CO₃溶液处理，试计算BaSO₄被转化的质量：2.3g（结果保留1位小数）．

Answer 1

分析 Ⅰ（1）P和Cl₂反应生成PCl₃的反应过程中反应焓变为-306KJ/mol，结合热化学方程式书写方法写出；
（2）PCl₅反应生成PCl₃和Cl₂的反应过程中反应焓变为+93KJ/mol，结合热化学方程式书写方法写出；
（3）据盖斯定律，反应无论一步完成还是分多步完成，生成相同的产物，反应热相等来分析；
Ⅱ根据化学方程式和化学平衡常数进行计算③将BaSO₄转化为BaCO₃：BaSO₄ +CO₃^2-?BaCO₃ +SO₄^2-反应的平衡常数为K=$\frac{C（S{{O}_{4}}^{2-}）}{C（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{Kw（BaS{O}_{4}）}{Kw（BaC{O}_{3}）}$；根据化学方程式和化学平衡常数进行计算．

解答 解：Ⅰ（1）由图象可知，1molP与Cl₂反应生成1molPCl₃放出306lJ的能量，则反应的热化学方程式为P（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）═PCl₃（g）；△H=-306 kJ/mol故答案为：P（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）═PCl₃（g）；△H=-306 kJ/mol
（2）由图象可知，1molPCl₅分解成PCl₃和Cl₂需要吸收93kJ的能量，则反应的热化学方程式为PCl₅（g）═PCl₃（g）+Cl₂（g）△H=+93kJ•mol^-1，
故答案为：PCl₅（g）═PCl₃（g）+Cl₂（g）△H=+93kJ•mol^-1；
（3）由图象可知，P和Cl₂分两步反应生成1molPCl₅的△H₃=-306kJ/mol-（+93kJ/mol）=-399kJ/mol，根据盖斯定律可知，反应无论一步完成还是分多步完成，生成相同的产物，反应热相等，则P和Cl₂一步反应生成1molPCl₅的反应热等于P和Cl₂分两步反应生成1molPCl₅的反应热，
故答案为：-399kJ•mol^-1；等于；
（4）将BaSO₄转化为BaCO₃BaSO₄ +CO₃^2-?BaCO₃ +SO₄²
∵反应的平衡常数为K=$\frac{C（S{{O}_{4}}^{2-}）}{C（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{Kw（BaS{O}_{4}）}{Kw（BaC{O}_{3}）}$=$\frac{1.20×1{0}^{-10}}{2.40×1{0}^{-9}}$=5×10^-2 故答案为：5×10^-2
设：1.00L 0.210mol•L^-1饱和Na₂CO₃溶液能处理xmol BaSO₄，
n（Na₂CO₃）=VC（Na₂CO₃）=1.00L×0.210mol•L^-1=0.21mol
BaSO₄ +CO₃^2-?BaCO₃ +SO₄^{2
1 1 1}
x              x                     x
根据CO₃^2-守恒得n反（Na₂CO₃）=n反（CO₃^2-）=xmol
n剩（Na₂CO₃）=（0.21-x）mol     C剩（Na₂CO₃）=^{$\frac{n}{V}$=}（0.21-x）mol/L  根据元素守恒 C（CO₃^2-）=（0.21-x）mol/L
C（SO₄²）=xmol/L
根据K=$\frac{C（C{{O}_{3}}^{2-}）}{C（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{x}{0.21-x}$=0.05解得：X=0.01，BaSO₄被转化的质量为0.01mol×233g/mol=2.33g≈2.3g

点评 本题考查热化学方程式的书写以及盖斯定律的应用，题目难度不大，注意正确理解并运用盖斯定律，注意热化学方程式的书写方法．