Question

磷在自然界常以難溶于水的磷酸鹽如Ca3(PO4)2等形式存在。它的單質和化合物有著廣泛的應用。

（1）紅磷P(s)和Cl2(g)發生反應生成PCl3(g)和PCl5(g)。反應過程和能量關系如圖所示（圖中的△H表示生成1mol產物的數據）。

請回答問題：

①PCl5分解成PCl3和Cl2的熱化學方程式是???????? ?????????????????????? ???? 。

②P和Cl2分兩步反應生成1 mol PCl5的△H3＝???? 。

（2）PCl5分解成PCl3和Cl2的反應是可逆反應。T℃時，向2.0 L恒容密閉容器中充入1.0 mol PCl5，經過250 s達到平衡。反應過程中測定的部分數據見下表：

t / s	0	50	150	250	350
n(PCl3) / mol	0	0．16	0．19	0．20	0．20

 

①反應在50～150s 內的平均速率v(PCl3)＝???????????? 。

②試計算該溫度下反應的平衡常數（寫出計算過程，保留2位有效數字）

（3）NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通過H3PO4與NaOH溶液反應獲得，含磷各物種的分布分數(平衡時某物種的濃度占各物種濃度之和的分數)與pH 的關系如圖所示。

①為獲得較純的Na2HPO4，pH應控制在?????? ；pH＝6時，溶液中主要含磷物種濃度大小關系為：??????? ????????????????????????????????????? ??? 。

②Na2HPO4溶液呈堿性，加入足量的CaCl2溶液，溶液顯酸性，溶液顯酸性的原因是（從離子平衡角度分析）???????????????????????????????????????????????????????? ?????? 。

 

Answer 1

【答案】

（1）①PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g) △H＝＋93kJ/mol（2分，方程式1分，△H的表示1分，化學式、狀態錯誤0分；+、焓變數值、單位錯漏合扣1分；計量數用分數表示與焓變相匹配也給分）

②－399 kJ/mol（2分，單位錯漏扣1分）?

（2）①1.5×10-4mol/(L·s) 或0.00015 mol/(L·s)（2分，單位錯漏扣1分）

②2.5×10-2 mol/L或0.025mol/L

（3）①9～10.5（2分，介于此區間或區間內的某一點）

c(H2PO4－)＞c(HPO42－) （2分）

②Na2HPO4溶液中存在電離平衡，HPO42－ H++PO43－（1分），加入CaCl2溶液，Ca2＋與PO43－結合生成Ca3(PO4)2沉淀，促使Na2HPO4電離平衡向右移動，H+濃度增大，溶液顯酸性（1分）。（合理即給分）

【解析】

試題分析：（1）①題干中特別注明圖中物質轉化的焓變是生成1mol產物的數據，因此PCl5分解成PCl3和Cl2是吸熱反應，其熱化學方程式為：PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g) △H＝＋93kJ/mol；

②計算P和Cl2分兩步反應生成1 mol PCl5 的焓變，根據蓋斯定律反應的焓變與過程無關，只需將圖像中兩部分的焓變相加即可，所以△H3＝－399 kJ/mol。

（2）①計算反應在50～150s 內的用PCl3表示的反應速率，只需把數據代入公式，因此有v(PCl3)＝△C/△t=(0．19-0．16)mol/(2L×100s)= 1.5×10-4mol/(L·s)；

②???????????????????? PCl5(g)? =?? PCl3(g)+Cl2(g)

起始濃度（mol/L）?? ? =0.50??? 0??????? 0

轉化濃度（mol/L）? ?? 0.10??? =0.10???? 0.10

平衡濃度（mol/L）? ??? 0.40???? 0.10??? 0.10?????? （1分）

K＝ ? =? ＝ 2.5×10-2 mol/L或0.025mol/L

（3）此題要學會認真讀圖，該圖表示的是H3PO4與不斷加入的NaOH反應，氫氧化鈉量不斷增大使溶液pH值不斷增大時，溶液中各含磷物種的百分比。每個含磷物種在一定的PH范圍內都有百分含量極大和極小的情況，而兩條線交叉部分表示的則是2種含磷物種同時存在的情況。

①要獲得叫純凈的Na2HPO4，則通過圖像找到PH值在9~10.5的范圍內，HPO42- 的百分含量接近百分百，所以控制的PH只要在這個范圍內，都可以獲得較純凈的Na2HPO4 。

②Na2HPO4是弱酸酸式鹽，HPO42-存在電離和水解兩個平衡，由于溶液呈堿性，可以看出水解強于電離。但是該鹽溶液加入氯化鈣后，溶液呈酸性，因此可以推測加入的氯化鈣一定改變了電離平衡，使之不斷產生出氫離子，使溶液呈酸性。所以結合本題的題干“磷在自然界常以難溶于水的磷酸鹽如Ca3(PO4)2等形式存在”，可以解釋平衡的移動為：Na2HPO4溶液中存在電離平衡，HPO42－ H++PO43－，加入CaCl2溶液，Ca2＋與PO43－結合生成Ca3(PO4)2沉淀，促使Na2HPO4電離平衡向右移動，H+濃度增大，溶液顯酸性。

考點：本題考查的是反應原理的知識，側重于化學與反應能量的關系、反應速率和平衡常數計算、平衡移動原理解釋等方面的考查。