Question

20．向2.0L恒容密閉容器中充入1.0mol PCl₅，在溫度為T時發生如下反應PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）△H=+124kJ•mol^-1．反應過程中測定的部分數據見如表：

時間t/s	0	50	150	250	350
n（PCl3）/mol	0	0.16	0.19	0.2	0.2

回答下列問題：
（1）反應在前50s的平均速率v（PCl₅）=0.0016mol/（L•s）．
（2）要提高平衡時PCl₃的體積分數，可采取的措施有CD．
A．溫度不變，壓縮容器體積增大壓強       B．使用高效催化劑
C．溫度和體積不變，減小PCl₅的起始量     D．體積不變，提高反應溫度
（3）溫度為T時，該反應的化學平衡常數=0.025．
（4）在溫度為T時，若起始時向容器中充入0.5mol PCl₅和a mol Cl₂平衡時PCl₅的轉化率仍為20%，則a=0.1．
（5）在熱水中，五氯化磷完全水解，生成磷酸（H₃PO₄），該反應的化學方程式是PCl₅+4H₂O=H₃PO₄+5HCl．

Answer 1

分析 （1）由表中數據可知，50s內△n（PCl₃）=0.16mol，由方程式可知△n（PCl₅）=△n（PCl₃），根據v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計算v（PCl₅）；
（2）要提高平衡時PCl₃的體積分數，改變條件平衡正向移動，但不能減小PCl₃的濃度，注意改變PCl₅的濃度等效為壓強改變；
（3）溫度為T時，向2.0L恒容密閉容器中充入1.0mol PCl₅，平衡時n（PCl₃）=0.2mol，則：
             PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）
開始（mol/L）：0.5       0        0
變化（mol/L）：0.1       0.1      0.1
平衡（mol/L）：0.4       0.1      0.1
再根據K=$\frac{c（PCl{\;}_{3}）×c（Cl{\;}_{2}）}{c（PC{l}_{5}）}$計算平衡常數；
（4）平衡時PCl₅的轉化率仍為20%，轉化的PCl₅為0.5mol×20%=0.1mol，表示出平衡時各組分物質的量，再根據平衡常數列方程計算解答；
（5）在熱水中，五氯化磷完全水解，生成磷酸（H₃PO₄），還生成HCl．

解答 解：（1）由表中數據可知，50s內△n（PCl₃）=0.16mol，由方程式可知△n（PCl₅）=△n（PCl₃）=0.16mol，則v（PCl₅）=$\frac{\frac{0.16mol}{2L}}{50s}$=0.0016mol/（L•s），
故答案為：0.0016mol/（L•s）；
（2）A．溫度不變，壓縮容器體積增大壓強，平衡逆向移動，PCl₃的體積分數減小，故A錯誤；
B．使用高效催化劑，不影響平衡移動，PCl₃的體積分數不變，故B錯誤；
C．溫度和體積不變，減小PCl₅的起始量，等效為降低壓強，平衡正向移動，PCl₃的體積分數增大，故C錯誤；
D．體積不變，提高反應溫度，正反應為吸熱反應，平衡正向移動，PCl₃的體積分數增大，故D正確，
故答案為：CD；
（3）溫度為T時，向2.0L恒容密閉容器中充入1.0mol PCl₅，平衡時n（PCl₃）=0.2mol，則：
             PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）
開始（mol/L）：0.5       0        0
變化（mol/L）：0.1       0.1       0.1
平衡（mol/L）：0.4       0.1       0.1
則平衡常數K=$\frac{c（PCl{\;}_{3}）×c（Cl{\;}_{2}）}{c（PC{l}_{5}）}$=$\frac{0.1×0.1}{0.4}$=0.025，
故答案為：0.025；
（4）在溫度為T時，若起始時向容器中充入0.5mol PCl₅和a mol Cl₂，平衡時PCl₅的轉化率仍為20%，則轉化的PCl₅為0.5mol×20%=0.1mol，反應正向進行，則：
             PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）
開始（mol/L）：0.25     0       0.5a
變化（mol/L）：0.05     0.05    0.05
平衡（mol/L）：0.2      0.05    0.5a+0.05
則平衡常數K=$\frac{（0.5a+0.05）×0.05}{0.2}$=0.025，解得a=0.1
故答案為：0.1；
（5）在熱水中，五氯化磷完全水解，生成磷酸（H₃PO₄），還生成HCl，反應方程式為：PCl₅+4H₂O=H₃PO₄+5HCl，
故答案為：PCl₅+4H₂O=H₃PO₄+5HCl．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、反應速率、平衡常數計算等，難度中等，（4）中注意利用平衡三段式進行計算解答．