Question

3．一定温度时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl₅，发生反应：PCl₅（g）?Cl₂（g）+PCl₃（g）经一段时间后反应达到平衡．反应过程中测得的部分数据见下表：

反应时间/s	0	50	150	250	350
n（PCl3）/mol	0	0.16	0.19	0.20	0.20

下列说法正确的是（　　）

• A． 反应在前50 s内的平均速率为v（PCl₃）=0.0032 moI•L^-l•s^-l
• B． 保持其他条件不变，若升高温度，反应重新达到平衡，平衡时c（PCl₃）=0.11moI•L^-l，则正反应的△H＜0
• C． 相同温度下，若起始时向容器中充入1.0 molPCl₅、0.20mol PCl₃和0.20 mol Cl₂，则反应达到平衡前v（正）＜v（逆）
• D． 相同温度下，若起始时向容器中充入1.0mol PCl₃、1.0 mol Cl₂，则反应达到平衡时PCl₃的转化率为80%

Answer 1

分析 A．由表中数据可知50s内，△n（PCl₃）=0.16mol，根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算v（PCl₃）；
B．由表中数据可知，平衡时n（PCl₃）=0.2mol，保持其他条件不变，升高温度，新平衡时c（PCl₃）=0.11 mol/L，则n′（PCl₃）=0.22mol＞0.2mol，说明升高温度平衡正向移动，正反应为吸热反应；
C．根据K=$\frac{c（PC{l}_{3}）×c（C{l}_{2}）}{c（PC{l}_{5}）}$计算平衡常数，计算浓度商Qc，若Qc=K，处于平衡状态，若Qc＜K，反应向正反应进行，若Qc＞K，反应向逆反应进行；
D．等效为起始加入1.0molPCl₅，恒温恒容下与原平衡为完全等效平衡，平衡时相同组分的物质的量相同，即平衡时PCl₃的物质的量为0.2mol，进而计算其转化率．

解答 解：A．由表中数据可知50s内，△n（PCl₃）=0.16mol，v（PCl₃）=$\frac{\frac{0.16mol}{2L}}{50s}$=0.0016mol/（L•s），故A错误；
B．由表中数据可知，平衡时n（PCl₃）=0.2mol，保持其他条件不变，升高温度，新平衡时c（PCl₃）=0.11 mol/L，则n′（PCl₃）=0.11 mol/L×2L=0.22mol＞0.2mol，说明升高温度平衡正向移动，正反应为吸热反应，即△H＞O，故B错误；
C．由表中数据可知，平衡时n（PCl₃）=0.2mol，则：
              PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）
开始（mol/L）：0.5        0        0
变化（mol/L）：0.1        0.1     0.1
平衡（mol/L）：0.4        0.1     0.1
所以平衡常数K=$\frac{0.1×0.1}{0.4}$=0.025，
起始时向容器中充入1.0 mol PCl₅、0.20 molPCl₃和0.20 molCl₂，起始时PCl₅的浓度为0.5mol/L、PCl₃的浓度为0.1mol/L、Cl₂的浓度为0.1mol/L，浓度商Qc=$\frac{0.1×0.1}{0.5}$=0.02＜K=0.025，说明反应向正反应方向进行，反应达平衡前v（正）＞v（逆），故C错误；
D．等效为起始加入1.0molPCl₅，恒温恒容下与原平衡为完全等效平衡，平衡时相同组分的物质的量相同，即平衡时PCl₃的物质的量为0.2mol，则PCl₃的转化率为$\frac{1mol-0.2mol}{1mol}$×100%=80%，故D正确，
故选：D．

点评 本题考查反应速率计算、平衡常数计算与应用、等效平衡等，难度中等，注意D中使用等效平衡思想分析，使问题简单化，也可以根据平衡常数计算，但比较麻烦．