Question

(10分)在一定溫度時向一個容積不變的容器中加入3 mol PCl₃和4 mol Cl₂使之反應

PCl_3(g)+ Cl_2(g)PCl_5(g) 反應達到平衡時容器的壓強為開始時的6/7，則此時。

（1）容器的密度為開始時______倍；氣體的平均相對分子質量為開始時______倍。

（2）保持恒溫，將起始物改為a mol PCl₃，b mol Cl₂，c mol PCl₅，欲使平衡時PCl₅的體積分數1/6，則a、b、c（分別用含a、b和b、c的兩個代數式表示）的關系為               、                  。欲使反應向逆方向進行，a的取值范圍                        ；c的取值范圍                            。

 

Answer 1

【答案】

（10分）（1）1（2分）、7/6 （2分） （2）a+ c=3（1分）   b+ c=4（1分）、

0≤a＜2（2分）、1＜c≤3（2分）

【解析】

試題分析：（1）密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，所以密度是不變的。混合氣的平均相對分子質量是混合氣的質量和混合氣的總的物質的量的比值，質量不變，但物質的量是變化的。由于溫度和容器容積不變，所以根據平衡時容器的壓強為開始時的6/7，則此時氣體的物質的量也是反應前的6/7，所以氣體的平均相對分子質量為開始時7/6倍。

（2）                PCl_3(g)+ Cl_2(g)PCl_5(g)

起始量（mol）        3      4         0

轉化量（mol）        x      x         x

平衡量（mol）      3－x   4－x        x

所以有（3－x＋4－x＋x）/7=6/7

解得x＝1

所以平衡時PCl₅的體積分數1/6。由于反應前后容器容積和溫度是不變的，因此要使平衡時PCl₅的體積分數1/6，則根據等效平衡的原理可知，等效轉化后，對應各物質起始投料的物質的量與原平衡起始態相同，所以a＋c=3、b＋c=4。由于平衡時三氯化磷的物質的量是2mol、五氯化磷的物質的量是1mol，所以欲使反應向逆方向進行，則a的取值范圍是0≤a＜2、1＜c≤3。

考點：考查可逆反應的有關計算

點評：所謂等效平衡是指外界條件相同時，同一可逆反應只要起始濃度相當，無論經過何種途徑，都可以達到相同的平衡狀態。等效平衡的判斷及處理一般步驟是：進行等效轉化——邊倒法，即按照反應方程式的計量數之比轉化到同一邊的量，與題干所給起始投料情況比較。等效平衡一般有三種類型：I類：恒溫恒容下對于反應前后氣體體積發生變化的反應來說（即△n≠0的體系）：等效轉化后，對應各物質起始投料的物質的量與原平衡起始態相同。II類：恒溫恒容下對于反應前后氣體體積沒有變化的反應來說（即△n＝0的體系）：等效轉化后，只要反應物（或生成物）的物質的量的比例與原平衡起始態相同，兩平衡等效。III類：恒溫恒壓下對于氣體體系等效轉化后，要反應物（或生成物）的物質的量的比例與原平衡起始態相同，兩平衡等效。解答該類型試題的關鍵是分清類別，用相應的方法求解即可。