Question

7．溫度為T時，向2.0L恒容密閉容器中充入1.0mol PCl₅，反應PCl₅（g）═PCl₃（g）+Cl₂（g），經過一段時間后達到平衡．反應過程中測定的t/s-n（PCl₃）/mol數據如圖．下列說法正確的是（　　）

• A． 反應在前50 s 的平均速率v（PCl₃）=0.0032 mol•L^-1•s^-1
• B． 相同溫度下，起始時向容器中充入1.0 mol PCl₅、0.20mol PCl₃ 和0.20 mol Cl₂，反應達到平衡前v（正）＞v（逆）
• C． 保持其他條件不變，升高溫度，平衡時c（PCl₃）=0.11mol•L^-1，則反應的△H＜0
• D． 相同溫度下，起始時向容器中充入2.0 mol PCl₃ 和2.0mol Cl₂，達到平衡時，PCl₃ 的轉化率小于80%

Answer 1

分析 根據圖知，250s、350s時n（PCl₃）相等說明250s時該反應達到平衡狀態，
A．v（PCl₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.16-0}{2.0}}{50}$mol•L^-1•s^-1；
B．反應達到平衡時，n（PCl₃）=0.20mol，根據方程式知，n（PCl₅）=（1.0-0.20）mol=0.80mol，n（PCl₃）=n（Cl₂）=0.20mol，則c（PCl₃）=c（Cl₂）=$\frac{0.20mol}{2.0L}$=0.1mol/L，c（PCl₅）=$\frac{0.80mol}{2.0L}$=0.4mol/L，
化學平衡常數K=$\frac{0.1×0.1}{0.4}$=0.025；
相同溫度下，起始時c（PCl₅）=$\frac{1.0}{2.0}$mol/L=0.5mol/L，c（PCl₃）=c（Cl₂）=$\frac{0.20mol}{2.0L}$=0.1mol/L，濃度商=$\frac{0.1×0.1}{0.5}$=0.02，濃度商小于K，則平衡正向移動；
C．升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動；
D．相同溫度下，起始時向容器中充入2.0 mol PCl₃ 和2.0mol Cl₂，如果二者完全轉化為PCl₅，為2.0mol，增大壓強平衡逆向移動，五氯化磷轉化率降低．

解答 解：根據圖知，250s、350s時n（PCl₃）相等說明250s時該反應達到平衡狀態，
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錯誤；
B．反應達到平衡時，n（PCl₃）=0.20mol，根據方程式知，n（PCl₅）=（1.0-0.20）mol=0.80mol，n（PCl₃）=n（Cl₂）=0.20mol，則c（PCl₃）=c（Cl₂）=$\frac{0.20mol}{2.0L}$=0.1mol/L，c（PCl₅）=$\frac{0.80mol}{2.0L}$=0.4mol/L，
化學平衡常數K=$\frac{0.1×0.1}{0.4}$=0.025；
相同溫度下，起始時c（PCl₅）=$\frac{1.0}{2.0}$mol/L=0.5mol/L，c（PCl₃）=c（Cl₂）=$\frac{0.20mol}{2.0L}$=0.1mol/L，濃度商=$\frac{0.1×0.1}{0.5}$=0.02，濃度商小于K，則平衡正向移動，則反應達到平衡前v（正）＞v（逆），故B正確；
C．升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，平衡時c（PCl₃）=0.11mol•L^-1＞0.1mol/L，說明升高溫度平衡正向移動，則正反應是吸熱反應，△H＞0，故C錯誤；
D．相同溫度下，起始時向容器中充入2.0 mol PCl₃ 和2.0mol Cl₂，如果二者完全轉化為PCl₅，為2.0mol，增大壓強平衡逆向移動，五氯化磷轉化率降低，三氯化磷轉化率升高，根據B知，B中五氯化磷轉化率=$\frac{0.20mol}{1.0mol}×100%$=20%，該條件下五氯化磷轉化率小于20%，則三氯化磷轉化率大于80%，故D錯誤；
故選B．

點評 本題考查化學平衡有關計算，側重考查學生分析計算能力，利用濃度商和化學平衡常數關系確定反應方向，易錯選項是CD．