Question

红磷P(s)和Cl₂(g)发生反应生成PCl₃(g)和PCl₅(g)。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_________________________________。

(2)PCl₅分解成PCl₃和Cl₂的热化学方程式_________________________________，上述分解反应是一个可逆反应，温度T₁时，在密闭容器中加入0.80molPCl₅，反应达到平衡时PCl₅还剩0.60mol，其分解率α₁等于_________；若反应温度由T₁升高到T₂，平衡时PCl₅的分解率为α₂，α₂_______α₁(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________________________________________。

(4)P和Cl₂分两步反应生成1molPCl₅的△H₃＝_________，P和Cl₂一步反应生成1molPCl₅的△H₄______△H₃(填“大于”、“小于”或“等于”)。

(5)PCl₅与足量水充分反应，最终生成两种酸，其化学方程式是______________________________。

Answer 1

（1）P(s)＋Cl₂(g)===PCl₃(g)；△H＝－306kJ·mol^－1。

     (2）PCl₅(g)===PCl₃(g)＋Cl₂(g)；△H＝93kJ·mol^－1。25％；大于。

     (3）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）－399kJ·mol^－1；等于。

     (5）PCl₅＋4H₂O===H₃PO₄＋5HCl。

解析:

（1）由图可以看出，1molP在Cl₂中完全燃烧放出的热量为306kJ·mol^－1，所以P与Cl₂反应生成PCl₃的热化学反应方程式为P(s)＋Cl₂(g)===PCl₃(g)；△H＝－306kJ·mol^－1。

     (2）中间产物PCl₃和未完全反应的Cl₂的总能量高于最终产物PCl₅的能量，其△H＝－93kJ·mol^－1，所以PCl₅(g)===PCl₃(g)＋Cl₂(g)；△H＝93kJ·mol^－1；分解率α₁＝×100％＝25％，由热化学反应方程式可知，此反应的正反应为吸热反应，所以升高温度，平衡向正反应方向移动，PCl₅的分解率增大。即：α₂＞α₁。

     (3）由图可知，P与Cl₂反应生成PCl₃，PCl₃和Cl₂进一步反应生成PCl₅，都是放热反应，分两步进行且第二步降低温度，有利于PCl₅的生成，防止PCl₅的分解。

     (4）由盖斯定律可知，一步生成生成PCl₅和两步生成PCl₅的总热效应相等，即△H₃＝－399kJ·mol^－1。

     (5）PCl₅与水反应生成H₃PO₄和HCl，化学方程式为：PCl₅＋4H₂O===H₃PO₄＋5HCl。