Question

13．紅磷P（s）和Cl₂（g）發(fā)生反應生成PCl₃（g）和PCl₅（g）．反應過程和能量關系如圖示（圖中的△H表示生成1mol產物的數(shù)據(jù)）．
根所上圖回答下列問題：
（1）P和Cl₂反應生成PCl₃的熱化學方程式是
P（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）═PCl₃（g）；△H=-306kJ•mol^-1；
（2）PCl₅分解成PCl₃和Cl₂的熱化學方程式是
PCl₅（g）=PCl₃（g）+Cl₂（g）；△H=+93 kJ/mol；
上述分解反應是一個可逆反應．溫度T₁時，在密閉容器中加入0.80mol Pol₅，反應達平衡時，PCl₅還剩0.60mol，其分解率α₁等于25%；若反應溫度由T₁升高到T₂，平衡時PCl₅的分解率為α₂，α₂大于α₁（填“大于”、“小于”或“等于”）；
（3）工業(yè)上制備PCl₅通常分兩步進行，先將P和Cl₂反應生成中間產物PCl₃，然后降溫，再和Cl₂反應生成PCl₅．原因是兩步反應均為放熱反應，降低溫度有利于提高產率，防止產物分解
（4）P和Cl₂分兩步反應生成1mol PCl₅的△H₃=-399kJ•mol^-1
（5）P和Cl_2一步反應生成1mol PCl₅的△H₄等于△H₃（填“大于”、“小于”或“等于”）．PCl₅與足量水充分反應，最終生成兩種酸，其化學方程式是PCl₅+4H₂O═H₃PO₄+5HCl．

Answer 1

分析 （1）熱化學方程式書寫要求：注明各物質的聚集狀態(tài)，判斷放熱反應還是吸熱反應，反應物的物質的量與反應熱成對應的比例關系，根據(jù)圖示P（s）+Cl₂（g）→PCl₃（g），反應物的總能量大于生成物的總能量，該反應是放熱反應，反應熱為△H=-306 kJ/mol，由此分析解答；
（2））△H=生成物總能量-反應物總能量，Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g），中間產物的總能量大于最終產物的總能量，該反應是放熱反應，所以 PCl₅（g）=PCl₃（g）+Cl₂（g）是吸熱反應；熱化學方程式：PCl₅（g）=PCl₃（g）+Cl₂（g）；△H=+93 kJ/mol，
PCl₅分解率α₁=$\frac{0.8mol-0.6mol}{0.8mol}$×100%=25%．PCl₅（g）=PCl₃（g）+Cl₂（g）是吸熱反應；升高溫度向吸熱反應方向移動，正反應（分解反應是吸熱反應）是吸熱反應，升高溫度向正反應方向移動，然后得出分解率大小；
（3）Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g），是放熱反應，降溫平衡向放熱反應方向移動；
（4）根據(jù)蓋斯定律分析；
（5）根據(jù)蓋斯定律可知，反應無論一步完成還是分多步完成，生成相同的產物，反應熱相等，則P和Cl₂一步反應生成1molPCl₅的反應熱等于P和Cl₂分兩步反應生成1molPCl₅的反應熱；PCl₅與足量水充分反應，最終生成磷酸和鹽酸．

解答 解：（1）熱化學方程式書寫要求：注明各物質的聚集狀態(tài)，判斷放熱反應還是吸熱反應，反應物的物質的量與反應熱成對應的比例關系，根據(jù)圖示P（s）+Cl₂（g）→PCl₃（g），反應物的總能量大于生成物的總能量，該反應是放熱反應，反應熱為△H=-306 kJ/mol，熱化學方程式為：P（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）═PCl₃（g）；△H=-306 kJ/mol，
故答案為：P（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）═PCl₃（g）；△H=-306kJ•mol^-1； 
（2）△H=生成物總能量-反應物總能量，Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g），中間產物的總能量大于最終產物的總能量，該反應是放熱反應，所以 PCl₅（g）=PCl₃（g）+Cl₂（g）是吸熱反應；熱化學方程式：PCl₅（g）=PCl₃（g）+Cl₂（g）；△H=+93 kJ/mol，
PCl₅分解率α₁=$\frac{0.8mol-0.6mol}{0.8mol}$×100%=25%．PCl₅（g）=PCl₃（g）+Cl₂（g）是吸熱反應；升高溫度向吸熱反應方向移動，正反應（分解反應是吸熱反應）是吸熱反應，升高溫度向正反應方向移動，轉化率增大，α₂ ＞α₁ ；
故答案為：PCl₅（g）═PCl₃（g）+Cl₂（g）；△H=+93kJ•mol^-1；25%；大于； 
（3）Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g），是放熱反應，降溫平衡向放熱反應方向移動，降溫有利于PCl₅（g）的生成，
故答案為：兩步反應均為放熱反應，降低溫度有利于提高產率，防止產物分解；
（4）根據(jù)蓋斯定律，P和Cl₂分兩步反應和一步反應生成PCl₅的△H應該是相等的，P和Cl₂分兩步反應生成1 molPCl₅的熱化學方程式：
P（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）=PCl₃（g）；△H₁=-306 kJ/mol，
Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g）；△H₂=-93 kJ/mol；
P和Cl₂一步反應生成1molPCl₅的△H₃=-306 kJ/mol+（-93 kJ/mol）=-399 kJ/mol，
故答案為：-399kJ•mol^-1． 
（5）根據(jù)蓋斯定律可知，反應無論一步完成還是分多步完成，生成相同的產物，反應熱相等，則P和Cl₂一步反應生成1molPCl₅的反應熱等于P和Cl₂分兩步反應生成1molPCl₅的反應熱；PCl₅與足量水充分反應，最終生成兩種酸：磷酸和鹽酸，由原子守恒可知化學方程式為PCl₅+4H₂O═H₃PO₄+5HCl，
故答案為：等于；PCl₅+4H₂O═H₃PO₄+5HCl．

點評 本題考查熱化學方程式的書寫、化學平衡計算、外界條件對化學平衡移動的影響及反應熱的計算等知識．解題中需注意：熱化學方程式中沒有標注各物質的聚集狀態(tài)，各物質的物質的量與反應熱沒有呈現(xiàn)對應的比例關系，不能正確判斷放熱反應和吸熱反應．