Question

7．下列反應在210℃時達到平衡：
①PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）+Q  Q＜0   K₁=1
②CO（g）+Cl₂（g）?COCl₂（g）+Q   Q＞O   K₂=5×10⁴
③COCl₂（g）?CO（g）+Cl₂（g）+Q      K₃=？
（1）氯原子核外有5種不同能級的電子，最外層上的電子云有4種不同的伸展方向
（2）上述反應中有多種元素，請按照原子半徑由大到小進行排序：P＞Cl＞C＞O．
（3）碳與其同主族的短周期元素相比較，二者的最高價氧化物的熔沸點差異較大，原因是二氧化碳晶體是分子晶體，二氧化硅是原子晶體，所以后者熔沸點遠高于前者．
（4）下列不可用于比較氧和碳非金屬性強弱的是bc
a、單質與氫氣化合的難易        b、最高價含氧酸的酸性
c、水的沸點高于甲烷             d、二者形成的化合物中元素的化合價
（5）210℃時，K₃=5×10⁴（填計算結果）．210℃時，向一個容積3L的恒溫恒容的密閉容器中加入6molPCl₅（g），達到平衡后，PCl₅（g）的平衡轉化率為50%；若達到平衡所需的時間為a分鐘，則從反應開始至達到平衡的過程中，C1₂（g）的平均反應速率為$\frac{1}{a}$mol/（L•min．
（6）若向一個絕熱恒容的密閉容器中加入1molC1₂（g）和1molCO（g），達到平衡后，再加入C1₂（g），則平衡②將向右移動（填“向左”、“向右”、或者“不”），K₂將會減小（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）Cl原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，能層和能級決定電子的能量，電子云不同的伸展方向即為軌道數(shù)；
（2）電子層越多半徑越大，同周期元素的原子，從左到右原子半徑逐漸減小，核外電子排布相同的離子，核電荷數(shù)越多半徑越小；
（3）根據(jù)CO₂與SiO₂形成的晶體類型進行解答，CO₂是分子晶體，SiO₂是原子晶體，原子晶體的熔點高于分子晶體；
（4）比較兩種元素的非金屬性強弱，可根據(jù)單質之間的置換反應、與氫氣反應的難易程度、氫化物的穩(wěn)定性以及最高正價氧化物對應水化物酸性強弱；
（5）平衡常數(shù)等于生成物濃度的化學計量數(shù)冪之積除以反應物的濃度的化學計量數(shù)冪之積，由于反應③=①+②，故K₃=K₁×K₂，據(jù)此計算；
（6）根據(jù)反應CO（g）+Cl₂（g）?COCl₂（g）+Q   Q＞O，可知增加反應物的濃度，平衡正向移動，反應放熱，在絕熱條件，容器內溫度升高，平衡向吸熱方向移動，且平衡常數(shù)發(fā)生改變．

解答 解：（1）Cl原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，有5種不同能級的電子，最外層上的電子云有4種不同的伸展方向，
故答案為：5；4；
（2）P、Cl有三個電子層，C、O有二個電子層，故P、Cl的半徑大于C、O．Cl核電荷數(shù)越多于P，故P半徑大于Cl．O核電荷數(shù)越多于C，故C半徑大于O．即P＞Cl＞C＞O，
故答案為：P＞Cl＞C＞O；
（3）CO₂是分子晶體，CO₂的熔化與C=O鍵能沒有關系，其熔化只需要克服范德華力（分子間作用力），SiO₂是原子晶體，其熔化要破壞Si-O共價鍵，共價鍵的強度遠遠大于范德華力，
故答案為：二氧化碳晶體是分子晶體，二氧化硅是原子晶體，所以后者熔沸點遠高于前者；
（4）a、單質與氫氣化合的難易可用于比較氧的非金屬性比碳的非金屬性強，故不選a；
b、最高價含氧酸的酸性不可用于比較氧和碳非金屬性強弱，因氧無含氧酸，故選b；
c、水的沸點高于甲烷，不可用于比較氧和碳非金屬性強弱，因沸點是物質的物理性質，與化學性質--非金屬性強弱無關，故選c；
d、二者形成的化合物中元素的化合價可用于比較氧的非金屬性比碳的非金屬性強，因CO₂中碳顯+4價，氧顯-2價，故不選d．
故答案為：bc；
（5）平衡常數(shù)等于生成物濃度的化學計量數(shù)冪之積除以反應物的濃度的化學計量數(shù)冪之積，由于反應③=①+②，故K₃=K₁×K₂=1×5×10⁴=5×10⁴，
                              PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）
起始濃度（mol/L）     2                0               0
變化濃度（mol/L）    x                x               x
平衡濃度（mol/L）     2-x             x               x
則：$\frac{{x}^{2}}{2-x}$=1，解得x=1，PCl₅（g）的平衡轉化率為$\frac{1mol/L}{2mol/L}$×100%=50%；
C1₂（g）的平均反應速率為$\frac{1mol/L}{amin}$=$\frac{1}{a}$mol/（L•min）；
故答案為：5×10⁴；50%；$\frac{1}{a}$mol/（L•min；
（6）增大反應物的濃度，促進平衡正向移動，即反應向右進行，同時放出大量的熱，在絕熱容器中，溫度升高，平衡逆向移動，平衡常數(shù)K₂減小，
故答案為：向右；減小．

點評 本題綜合性較強，考查了原子的核外電子排布規(guī)律、原子半徑的比較、晶體結構分析及平衡常數(shù)的計算與影響因素，難度較大，對培養(yǎng)學生運用知識綜合分析問題、解決問題的能力提高有很大作用．