Question

16．红磷P（s）和Cl₂发生反应生成PCl₃和PCl₅，反应过程和能量关系如图所示（图中的△H表示生成1mol产物的数据）

根据上图回答下列问题
（1）P和Cl₂反应生成PCl₃的热化学方程式P（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）═PCl₃（g）；△H=-306 kJ/mol；
（2）PCl₅分解生成PCl₃和Cl₂的热化学方程式PCl₅（g）═PCl₃（g）+Cl₂（g）；△H=+93kJ•mol^-1；
上述分解反是一个可逆反应，温度T₁时，在密闭容器中加入0.8mol PCl₅，反应达到平衡时还剩余0.6mol PCl₅，其分解率α₁等于25%；若反应温度由T₁升高到T₂，平衡时PCl₅分解率α₂，α₁小于α₂（填“大于”，“小于”或“等于”）；
（3）工业上制备PCl₅通常分两步进行，先将P和Cl₂反应生成中间产物PCl₃，然后降温，再和Cl₂反应生成PCl₅．原因是两步反应均为放热反应，降低温度有利于提高产率，防止产物分解；
（4）P和Cl₂分两步反应生成1mol PCl₃的△H₁=-306kJ•mol^-1；P和Cl₂一步反应生成1mol PCl₅的△H₂小于△H₁（填“大于”，“小于”或“等于”）；
（5）P Cl₅与足量水反应，最终生成两种酸，其化学方程式是PCl₅+4H₂O=H₃PO₄+5HCl．

Answer 1

分析 （1）根据图示P（s）+Cl₂（g）→PCl₃（g），反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应是放热反应，反应热为△H=-306 kJ/mol；
（2）根据图示Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g）△H=-93kJ/mol结合正逆反应焓变数值相同符号相反判断；根据分解率=$\frac{转化的物质的量}{总物质的量}$进行计算，升高温度平衡向吸热反应方向移动分析分解率的变化；
（3）根据化学平衡Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g）是放热反应，降温平衡向放热反应方向移动分析；
（4）依据盖斯定律反应焓变和起始和终了物质有关，与变化过程无关计算分析；
（5）PCl₅与足量水充分反应，最终生成两种酸应为磷酸和盐酸．

解答 解：（1）热化学方程式书写要求：注明各物质的聚集状态，判断放热反应还是吸热反应，反应物的物质的量与反应热成对应的比例关系，根据图示P（s）+Cl₂（g）→PCl₃（g），反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应是放热反应，反应热为△H=-306 kJ/mol，热化学方程式为：P（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）═PCl₃（g）；△H=-306 kJ/mol，
故答案为：P（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）═PCl₃（g）；△H=-306 kJ/mol；
（2）△H=生成物总能量-反应物总能量，Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g），中间产物的总能量大于最终产物的总能量，该反应是放热反应，所以 PCl₅（g）=PCl₃（g）+Cl₂（g）是吸热反应；热化学方程式：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）是吸热反应；升高温度向吸热反应方向移动，正反应（分解反应是吸热反应）是吸热反应，升高温度向正反应方向移动，转化率增大，α₂ ＞α₁ ；
故答案为：PCl₅（g）═PCl₃（g）+Cl₂（g）；△H=+93kJ•mol^-1；25%；小于；
（3）Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g），是放热反应，降温平衡向放热反应方向移动，降温有利于PCl₅（g）的生成，故答案为：两步反应均为放热反应，降低温度有利于提高产率，防止产物分解；
（4）由图象可知，P和Cl₂分两步反应生成1molPCl₃的△H₁=-306kJ/mol，根据盖斯定律可知，反应无论一步完成还是分多步完成，生成相同的产物，反应热相等，则P和Cl₂一步反应生成1molPCl₅的反应热△H₂=-306kJ/mol-（+93kJ/mol）=-399kJ/mol，所以△H₂小于△H₁，故答案为：-306kJ•mol^-1；小于；
（5）PCl₅与足量水充分反应，最终生成两种酸应为磷酸和盐酸，反应的化学方程式为PCl₅+4H₂O=H₃PO₄+5HCl，故答案为：PCl₅+4H₂O=H₃PO₄+5HCl．

点评 本题考查热化学方程式的书写、化学平衡计算、外界条件对化学平衡移动的影响及反应热的计算等知识．解题中需注意：热化学方程式中没有标注各物质的聚集状态，各物质的物质的量与反应热没有呈现对应的比例关系，不能正确判断放热反应和吸热反应．