Question

19．一定溫度下，向2L的密閉容器中充入2molPCl₃（g）和1molCl₂（g），發(fā)生反應(yīng)：PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g），5min達平衡，容器中的壓強為開始時的$\frac{13}{15}$，并且放出37.2kJ的熱量，請回答下列問題：
（1）前5min內(nèi)，v（Cl₂）=0.04mol•L^-1•min，此溫度下，平衡常數(shù)K=0.83．
（2）下列哪個圖象能正確說明上述反應(yīng)在進行到t₁時刻時，達到平衡狀態(tài)AC．

（3）平衡后，從容器中移走0.4molPCl₃，0.2molCl₂和0.2molPCl₅，則平衡不移動（填“正向移動”“逆向移動”或“不移動”），c（PCl₃）減�。ㄌ睢霸龃蟆薄皽p小”或“不變”）．
（4）相同條件下，若起始時，向2L的密閉容器中充入1molPCl₃（g）和1molPCl₅（g），反應(yīng)達平衡后，理論上吸收55.8kJ的熱量．
（5）PCl₅與足量的水能完全反應(yīng)生成H₃PO₄和HCl，將反應(yīng)后的混合液逐滴加入到過量的Na₂CO₃溶液中，請寫出可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H₃PO₄+2CO₃^2-=HPO₄^2-+2HCO₃^-．（已知：H₃PO₄的電離平衡常數(shù)：Ka₁=7.52×10^-3，Ka₂=6.23×10^-8，Ka₃=2.2×10^-13；H₂CO₃的電離平衡常數(shù)：Ka₁=4.3×10^-7，Ka₂=5.61×10^-11）

Answer 1

分析 （1）設(shè)平衡時參加反應(yīng)的氯氣為xmol，則：
            PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）
起始量（mol）：2         1         0
變化量（mol）：x         x         x
平衡量（mol）：2-x       1-x       x
恒溫恒容下，壓強之比等于物質(zhì)的量之比，據(jù)此列方程計算x，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（Cl₂），平衡常數(shù)K=$\frac{c（PC{l}_{5}）}{c（PC{l}_{3}）×c（C{l}_{2}）}$；
（2）A．混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進行總物質(zhì)的量減小，平均相對分子質(zhì)量減小，若向逆反應(yīng)進行平均相對分子質(zhì)量會增大；
B．混合氣體總質(zhì)量不變，容器的容積不變，密度始終不變；
C．隨反應(yīng)進行，正反應(yīng)速率減低，反應(yīng)速率不再變化，說明到達平衡；
D．t₁時刻后PCl₅的質(zhì)量分數(shù)增大，Cl₂質(zhì)量分數(shù)減小，說明t₁時刻時反應(yīng)向正反應(yīng)進行；
（3）計算濃度商Qc，與平衡常數(shù)相比判斷平衡是否發(fā)生移動或移動方向，若平衡不移動或正向移動，PCl₃濃度一定減小，若平衡逆向移動，需要結(jié)合平衡常數(shù)計算解答；
（4）設(shè)平衡時反應(yīng)的PCl₅（g）為ymol，表示出平衡時各組分物質(zhì)的量，再利用平衡常數(shù)計算y的值，由（1）中計算可知放出37.2kJ的熱量時參加反應(yīng)氯氣，進而計算ymolPCl₅（g）反應(yīng)吸收的熱量；
（5）碳酸鈉足量，與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉與碳酸氫鈉，由磷酸、碳酸的電離平衡常數(shù)可知，酸性H₃PO₄＞H₂CO₃＞H₂PO₄^-＞HCO₃^-＞HPO₄^2-，碳酸鈉足量，與磷酸反應(yīng)生成碳酸氫鈉、Na₂HPO₄．

解答 解：（1）設(shè)平衡時參加反應(yīng)的氯氣為xmol，則：
           PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）
起始量（mol）：2        1        0
變化量（mol）：x        x        x
平衡量（mol）：2-x      1-x      x
恒溫恒容下，壓強之比等于物質(zhì)的量之比，則$\frac{3-x}{3}$=$\frac{13}{15}$，解得x=0.4，
則v（Cl₂）=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{5min}$=0.04mol/（L．min），平衡常數(shù)K=$\frac{c（PC{l}_{5}）}{c（PC{l}_{3}）×c（C{l}_{2}）}$=$\frac{\frac{0.4}{2}}{\frac{2-0.4}{2}×\frac{1-0.4}{2}}$=$\frac{5}{6}$=0.83，
故答案為：0.04；0.83；
（2）A．混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進行總物質(zhì)的量減小，平均相對分子質(zhì)量減小，若向逆反應(yīng)進行平均相對分子質(zhì)量會增大，故平均相對分子質(zhì)量不變說明到達平衡，故A正確；
B．混合氣體總質(zhì)量不變，容器的容積不變，密度始終不變，故B錯誤；
C．隨反應(yīng)進行，正反應(yīng)速率減低，反應(yīng)速率不再變化，說明到達平衡，故C正確；
D．t₁時刻后PCl₅的質(zhì)量分數(shù)增大，Cl₂質(zhì)量分數(shù)減小，說明t₁時刻時反應(yīng)向正反應(yīng)進行，故D錯誤，
故選：AC；
（3）平衡后，從容器中移走0.4molPCl₃，0.2molCl₂和0.2molPCl₅，濃度商Qc=$\frac{\frac{0.4-0.2}{2}}{\frac{1.6-0.4}{2}×\frac{0.6-0.2}{2}}$=0.83=K，平衡不移動，c（PCl₃）減小，
故答案為：不移動；減��；
（4）設(shè)平衡時反應(yīng)的PCl₅（g）為ymol，則：
           PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）
起始量（mol）：1        0        1
變化量（mol）：y        y        y
平衡量（mol）：1+y      y        1-y
則$\frac{\frac{1-y}{2}}{\frac{1+y}{2}×\frac{y}{2}}$=$\frac{5}{6}$，解得y=0.6，
由（1）中計算可知0.4mol氯氣反應(yīng)放出37.2kJ的熱量，則生成0.6mol氯氣吸收的熱量為37.2kJ×$\frac{0.6mol}{0.4mol}$=55.8kJ，
故答案為：55.8kJ；
（5）碳酸鈉足量，與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉與碳酸氫鈉，反應(yīng)離子方程式為：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-；由磷酸、碳酸的電離平衡常數(shù)可知，酸性H₃PO₄＞H₂CO₃＞H₂PO₄^-＞HCO₃^-＞HPO₄^2-，碳酸鈉足量，與磷酸反應(yīng)生成碳酸氫鈉、Na₂HPO₄，反應(yīng)離子方程式為：H₃PO₄+2CO₃^2-=HPO₄^2-+2HCO₃^-，
故答案為：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H₃PO₄+2CO₃^2-=HPO₄^2-+2HCO₃^-．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、平衡常數(shù)計算與應(yīng)用、電離平衡常數(shù)應(yīng)用等，（3）中濃度判斷中不能認為物質(zhì)的量減小濃度一定減小，借助平衡常數(shù)分析，屬于易錯點，難度中等．