Question

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/s	0	50	150	250	350
n（PCl3）/mol	0	0.16	0.19	0.2	0.2

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．

Answer 1

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．