Question

1．溫度為T時，在4.0L恒容密閉容器中充入2.0mol PCl₅，發(fā)生反應(yīng)：PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g），反應(yīng)時間（t）與容器內(nèi)氣體總壓強（p）的數(shù)據(jù)見表：

t/s	0	50	150	250	350
總壓強p/100kPa	100	116	119	120	120

（1）由總壓強p和起始壓強p₀計算反應(yīng)物PCl₅的轉(zhuǎn)化率α（PCl₅）的表達式為？平衡時PCl₅的轉(zhuǎn)化率為多少？
（2）反應(yīng)在前50s的平均速率v（PCl₃）為多少？
（3）該溫度下的平衡常數(shù)為多少？

Answer 1

分析 （1）恒溫恒容條件下，反應(yīng)前后氣體壓強之比等于其物質(zhì)的量之比，根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，反應(yīng)到250s時達到平衡狀態(tài)，根據(jù)方程式知，反應(yīng)前后增大的物質(zhì)的量相當于參加反應(yīng)PCl₅的物質(zhì)的量，所以反應(yīng)前后增大的壓強相當于參加反應(yīng)的PCl₅的壓強，據(jù)此確定PCl₅的轉(zhuǎn)化率α（PCl₅）的表達式及計算PCl₅的轉(zhuǎn)化率；
（2）前50sPCl₅的轉(zhuǎn)化率=$\frac{（116-100）×100kPa}{100×100kPa}$×100%=16%，則參加反應(yīng)的n（PCl₅）=2.0mol×16%=0.32mol，根據(jù)方程式知，參加反應(yīng)的n（PCl₅）等于生成的n（PCl₃）=0.32mol，反應(yīng)在前50s的平均速率v（PCl₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$；
（3）達到平衡狀態(tài)時，五氯化磷的轉(zhuǎn)化率=$\frac{（120-100）×100kPa}{100×100kPa}$×100%=20%，則參加反應(yīng)的n（PCl₅）=2.0mol×20%=0.4mol，生成的n（PCl₃）=n（Cl₂）=0.4mol，剩余的n（PCl₅）=2.0mol-0.4mol=1.6mol，
則平衡時c（PCl₃）=c（Cl₂）=$\frac{0.4mol}{4.0L}$=0.1mol/L、c（PCl₅）=$\frac{1.6mol}{4.0L}$=0.4mol/L，
化學平衡常數(shù)K=$\frac{c（PC{l}_{3}）．c（C{l}_{2}）}{c（PC{l}_{5}）}$．

解答 解：（1）恒溫恒容條件下，反應(yīng)前后氣體壓強之比等于其物質(zhì)的量之比，根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，反應(yīng)到250s時達到平衡狀態(tài)，根據(jù)方程式知，反應(yīng)前后增大的物質(zhì)的量相當于參加反應(yīng)PCl₅的物質(zhì)的量，所以反應(yīng)前后增大的壓強相當于參加反應(yīng)的PCl₅的壓強，PCl₅的轉(zhuǎn)化率α（PCl₅）=$\frac{P-{P}_{0}}{{P}_{0}}$×100%，PCl₅的轉(zhuǎn)化率=$\frac{（120-100）×100kPa}{100×100kPa}$×100%=20%，
答：由總壓強p和起始壓強p₀計算反應(yīng)物PCl₅的轉(zhuǎn)化率α（PCl₅）的表達式為$\frac{P-{P}_{0}}{{P}_{0}}$×100%，平衡時PCl₅的轉(zhuǎn)化率為20%；
（2）前50sPCl₅的轉(zhuǎn)化率=$\frac{（116-100）×100kPa}{100×100kPa}$×100%=16%，則參加反應(yīng)的n（PCl₅）=2.0mol×16%=0.32mol，根據(jù)方程式知，參加反應(yīng)的n（PCl₅）等于生成的n（PCl₃）=0.32mol，反應(yīng)在前50s的平均速率v（PCl₃）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.32mol}{4.0L}}{50s}$=0.0016mol/（L•s），
答：反應(yīng)在前50s的平均速率v（PCl₃）為0.0016mol/（L•s）；
（3）達到平衡狀態(tài)時，五氯化磷的轉(zhuǎn)化率=$\frac{（120-100）×100kPa}{100×100kPa}$×100%=20%，則參加反應(yīng)的n（PCl₅）=2.0mol×20%=0.4mol，生成的n（PCl₃）=n（Cl₂）=0.4mol，剩余的n（PCl₅）=2.0mol-0.4mol=1.6mol，
則平衡時c（PCl₃）=c（Cl₂）=$\frac{0.4mol}{4.0L}$=0.1mol/L、c（PCl₅）=$\frac{1.6mol}{4.0L}$=0.4mol/L，
化學平衡常數(shù)K=$\frac{c（PC{l}_{3}）．c（C{l}_{2}）}{c（PC{l}_{5}）}$=$\frac{0.1×0.1}{0.4}$mol/L=0.025mol/L，
答：該反應(yīng)化學平衡常數(shù)K為0.025mol/L．

點評 本題考查化學平衡計算，為高頻考點，側(cè)重考查學生分析計算能力，正確書寫PCl₅的轉(zhuǎn)化率α（PCl₅）的表達式是解本題關(guān)鍵，知道該題中壓強與物質(zhì)的量的關(guān)系，題目難度不大．