Question

【題目】五氯化磷(PCl5)是有機合成中重要的氯化劑,可以由三氯化磷(PCl3)氯化得到:

PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)　ΔH=-93.0 kJ·mol-1。某溫度下,在容積恒定為2.0 L的密閉容器中充入2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,一段時間后反應達平衡狀態,實驗數據如下表所示:

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

(1)0～150 s內的平均反應速率v(PCl3)=________mol·L-1·s-1。

(2)該溫度下,此反應的化學平衡常數的數值為____(可用分數表示)。

(3)反應至250 s時,該反應放出的熱量為________kJ。

(4)下列關于上述反應的說法中,正確的是______(填字母)。

a.無論是否達平衡狀態,混合氣體的密度始終不變

b.300 s時,升高溫度,正、逆反應速率同時增大

c.350 s時,向該密閉容器中充入氮氣,平衡向正反應方向移動

d.相同條件下,若起始向該密閉容器中充入1.0 mol PCl3和0.2 mol Cl2,達到化學平衡狀態時,n(PCl5)<0.20 mol

(5)溫度T1時,混合氣體中PCl5的體積分數隨時間t變化的示意圖如上。其他條件相同,請在上圖中畫出溫度為T2(T2>T1)時,PCl5的體積分數隨時間變化的曲線________。

Answer 1

【答案】 1.2×10-3或0.001 2 0.83或5/6 37.2 abd

【解析】(1)0～150s內的平均反應速率v(PCl5)= ===1.2×10-3mol·L-1s-1，該段時間內v(PCl3)=v(PCl5)=1.2×10-3mol·L-1s-1，故答案為：1.2×10-3；

(2)開始時c(PCl3)= =1.0mol/L、c(Cl2)= =0.5mol/L，平衡時c(PCl5)= =0.2mol/L，

PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g)

開始(mol/L) 1.0 0.5 0

反應(mol/L) 0.2 0.2 0.2

平衡(mol/L) 0.80.3 0.2

化學平衡常數K===，故答案為： ；

(3)生成1mol五氯化磷放出93.0kJ熱量，250s時生成n(PCl5)=0.40mol放出熱量=0.40mol×93.0kJ/mol=37.2kJ，故答案為：37.2；

(4)a．反應前后氣體總質量不變、容器體積不變，根據ρ=知，無論反應是否達到平衡狀態密度始終不變，故a正確；b．所有的化學反應只要升高溫度正逆反應速率都增大，所以該反應升高溫度正逆反應速率都增大，故b正確；c.350s時，向該密閉容器中充入氮氣，參加反應的各氣體分壓不變、濃度不變，則化學平衡不移動，故c錯誤；d．相同條件下，若起始向該密閉容器中充入1.0molPCl3和0.2molCl2，與原反應相比，相當于減小壓強平衡向氣體體積增大的方向移動，則生成五氯化磷物質的量小于原來一半，故d正確；故選abd；

(5)該反應的正反應是放熱反應，升高溫度化學反應速率加快，反應達到平衡時間縮短，但平衡逆向移動，達到平衡時五氯化磷體積分數降低，所以PCl5的體積分數隨時間變化的曲線為，故答案為：。