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2.向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5,在温度为T时发生如下反应PCl5(g)?PCl3(g)+Cl2(g)△H=+124kJ•mol-1.反应过程中测定的部分数据见下表:
时间t/s050150250350
n(PCl3)/mol00.160.190.20.2
回答下列问题:
(1)反应在前50s的平均速率v(PCl5)=0.0016mol/(L•s),该反应的△S>0(填“<”、“>”或“=”).
(2)温度为T时,该反应的化学平衡常数=0.025.
(3)上述反应到达平衡状态时,PCl3的体积分数为16.7%.
要提高平衡时PCl3的体积分数,可采取的措施有CD.
A.温度不变,压缩容器体积增大压强      B.使用高效催化剂
C.温度和体积不变,减小PCl5的起始量    D.体积不变,提高反应温度
(4)在温度为T时,若起始时向容器中充入0.5mol PCl5和a mol Cl2平衡时PCl5的转化率仍为20%,则a=0.1.
(5)在热水中,五氯化磷完全水解,生成磷酸(H3PO4),该反应的化学方程式是PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl.

分析 (1)由表中数据可知,50s内△n(PCl3)=0.16mol,由方程式可知△n(PCl5)=△n(PCl3),根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算v(PCl5);
正反应为气体物质的量增大的反应,则混乱度增大;
(2)温度为T时,向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5,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
再根据K=$\frac{c(PC{l}_{3})×c(C{l}_{2})}{c(PC{l}_{5})}$计算平衡常数;
(3)PCl3的体积分数=$\frac{PC{l}_{3}物质的量}{混合气体总物质的量}$×100%;
要提高平衡时PCl3的体积分数,改变条件平衡正向移动,但不能减小PCl3的浓度,注意改变PCl5的浓度等效为压强改变;
(4)平衡时PCl5的转化率仍为20%,转化的PCl5为0.5mol×20%=0.1mol,表示出平衡时各组分物质的量,再根据平衡常数列方程计算解答;
(5)在热水中,五氯化磷完全水解,生成磷酸(H3PO4),还生成HCl.

解答 解:(1)由表中数据可知,50s内△n(PCl3)=0.16mol,由方程式可知△n(PCl5)=△n(PCl3)=0.16mol,则v(PCl5)=$\frac{\frac{0.16mol}{2L}}{50s}$=0.0016mol/(L•s),
正反应为气体物质的量增大的反应,则混乱度增大,故△S>0,
故答案为:0.0016mol/(L•s);>;
(2)温度为T时,向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5,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
则平衡常数K=$\frac{c(PC{l}_{3})×c(C{l}_{2})}{c(PC{l}_{5})}$=$\frac{0.1×0.1}{0.4}$=0.025,
故答案为:0.025;
(3)由(2)中计算数据可知,平衡时PCl3的体积分数=$\frac{0.1mol/L}{0.6mol/L}$×100%=16.7%;
A.温度不变,压缩容器体积增大压强,平衡逆向移动,PCl3的体积分数减小,故A错误;
B.使用高效催化剂,不影响平衡移动,PCl3的体积分数不变,故B错误;
C.温度和体积不变,减小PCl5的起始量,等效为降低压强,平衡正向移动,PCl3的体积分数增大,故C正确;
D.体积不变,提高反应温度,正反应为吸热反应,平衡正向移动,PCl3的体积分数增大,故D正确,
故答案为:16.7%;CD;
(4)在温度为T时,若起始时向容器中充入0.5mol PCl5和a mol Cl2,平衡时PCl5的转化率仍为20%,则转化的PCl5为0.5mol×20%=0.1mol,反应正向进行,则:
             PCl5(g)?PCl3(g)+Cl2(g)
开始(mol/L):0.25       0      0.5a
变化(mol/L):0.05       0.05   0.05
平衡(mol/L):0.2        0.05   0.5a+0.05
则平衡常数K=$\frac{(0.5a+0.05)×0.05}{0.2}$=0.025,解得a=0.1
故答案为:0.1;
(5)在热水中,五氯化磷完全水解,生成磷酸(H3PO4),还生成HCl,反应方程式为:PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl,
故答案为:PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl.

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、反应速率、平衡常数计算等,难度中等,(4)中注意利用平衡常数进行计算解答.

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