Question

16．紅磷P（s）和Cl₂發生反應生成PCl₃和PCl₅，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）

根據上圖回答下列問題
（1）P和Cl₂反應生成PCl₃的熱化學方程式P（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）═PCl₃（g）；△H=-306 kJ/mol；
（2）PCl₅分解生成PCl₃和Cl₂的熱化學方程式PCl₅（g）═PCl₃（g）+Cl₂（g）；△H=+93kJ•mol^-1；
上述分解反是一個可逆反應，溫度T₁時，在密閉容器中加入0.8mol PCl₅，反應達到平衡時還剩余0.6mol PCl₅，其分解率α₁等于25%；若反應溫度由T₁升高到T₂，平衡時PCl₅分解率α₂，α₁小于α₂（填“大于”，“小于”或“等于”）；
（3）工業上制備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 PCl₃的△H₁=-306kJ•mol^-1；P和Cl₂一步反應生成1mol PCl₅的△H₂小于△H₁（填“大于”，“小于”或“等于”）；
（5）P Cl₅與足量水反應，最終生成兩種酸，其化學方程式是PCl₅+4H₂O=H₃PO₄+5HCl．

Answer 1

分析 （1）根據圖示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；
（2）根據圖示Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g）△H=-93kJ/mol結合正逆反應焓變數值相同符號相反判斷；根據分解率=$\frac{轉化的物質的量}{總物質的量}$進行計算，升高溫度平衡向吸熱反應方向移動分析分解率的變化；
（3）根據化學平衡Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g）是放熱反應，降溫平衡向放熱反應方向移動分析；
（4）依據蓋斯定律反應焓變和起始和終了物質有關，與變化過程無關計算分析；
（5）PCl₅與足量水充分反應，最終生成兩種酸應為磷酸和鹽酸．

解答 解：（1）熱化學方程式書寫要求：注明各物質的聚集狀態，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=-306 kJ/mol；
（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%；小于；
（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）由圖象可知，P和Cl₂分兩步反應生成1molPCl₃的△H₁=-306kJ/mol，根據蓋斯定律可知，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△H₂=-306kJ/mol-（+93kJ/mol）=-399kJ/mol，所以△H₂小于△H₁，故答案為：-306kJ•mol^-1；小于；
（5）PCl₅與足量水充分反應，最終生成兩種酸應為磷酸和鹽酸，反應的化學方程式為PCl₅+4H₂O=H₃PO₄+5HCl，故答案為：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，各物質的物質的量與反應熱沒有呈現對應的比例關系，不能正確判斷放熱反應和吸熱反應．