Question

373K時(shí)，某1L密閉容器中加入1molPCl₅發(fā)生如下可逆反應(yīng)：
PCl₅ （g）PCl₃（g）+Cl₂ （g）．其中物質(zhì)PCl₃的物質(zhì)的量變化如右圖所示．
（1）前20s內(nèi)PCl₅（g）的平均反應(yīng)速率為

0.015mol?L^-1?s^-1

（2）373K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)的值為

0.9mol?L^-1

（3）若在此平衡體系中再加入1mol的PCl₅，與原平衡比較，新平衡時(shí)PCl₅的轉(zhuǎn)化率

減小

（填“增大”或“減小”，下同）．PCl₅的平衡濃度

增大

（4）將原平衡升溫至473K，重新達(dá)平衡時(shí)（其他條件不變），PCl₃的平衡濃度為PCl₅的3倍，該反應(yīng)的正反應(yīng)為

吸熱反應(yīng)

（填“放熱反應(yīng)”或“吸熱反應(yīng)”），為增大平衡體系中Cl₂的物質(zhì)的量，下列措施正確的是（其它條件相同）

ab

a．升高溫度                       b．?dāng)U大容器的體積
c．加入合適的催化劑               d．再充入PCl₃．

Answer 1

分析：（1）由圖象可知20s時(shí)，生成的PCl₃的物質(zhì)的量為0.3mol，根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（PCl₃），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（PCl₅）；
（2）平衡常數(shù)k=

c(PCl3)c(Cl2)

c(PCl5)

，利用三段式解題法，求出平衡時(shí)混合物各組分的物質(zhì)的量，體積為1L，用物質(zhì)的量代替濃度代入k=

c(PCl3)c(Cl2)

c(PCl5)

計(jì)算；
（3）平衡體系中再加入1mol的PCl₅，重新到達(dá)平衡狀態(tài)，可以等效為開始加入2mol的PCl₅，體積增大為原來的2倍，達(dá)平衡（該平衡與原平衡等效）后再將體積壓縮到原來大小，與原平衡相比，積壓縮壓強(qiáng)增大平衡狀態(tài)，平衡向體積減小的方向移動(dòng)，即向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率降低，移動(dòng)結(jié)果降低濃度增大趨勢，平衡時(shí)濃度仍然高于原平衡；
（4）計(jì)算373K時(shí)該反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，PCl₃的平衡濃度為PCl₅的倍數(shù)，與升溫至473K重新達(dá)平衡時(shí)（其他條件不變），PCl₃的平衡濃度為PCl₅的3倍相比較，據(jù)此判斷平衡移動(dòng)，確定反應(yīng)是吸熱還是放熱；增大平衡體系中Cl₂的物質(zhì)的量，平衡應(yīng)向正反應(yīng)移動(dòng)．

解答：解：（1）由圖象可知20s時(shí)，生成的PCl₃的物質(zhì)的量為0.3mol，所以前20s內(nèi)，PCl₃（g）的平均反應(yīng)速率為
v（PCl₃）=

△n(PCl3) V

△t

=

0.3mol 1L

20s

=0.015mol?L^-1?s^-1，反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以v（PCl₅）=v（PCl₃）=0.015mol?L^-1?s^-1．
故答案為：0.015mol?L^-1?s^-1；
（2）由圖象可知60s時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡，平衡時(shí)生成的PCl₃的物質(zhì)的量為0.6mol，
利用三段式解題法，求出平衡時(shí)混合物各組分的物質(zhì)的量
            PCl₅ （g）PCl₃（g）+Cl₂ （g），
開始（mol）：1                 0         0
變化（mol）：0.6               0.6       0.6
平衡（mol）：0.4               0.6       0.6
所以k=

c(PCl3)c(Cl2)

c(PCl5)

=

0.6×0.6

0.4

=0.9mol?L^-1，
故答案為：0.9mol?L^-1；
（3）平衡體系中再加入1mol的PCl₅，重新到達(dá)平衡狀態(tài)，可以等效為開始加入2mol的PCl₅，體積增大為原來的2倍，達(dá)平衡（該平衡與原平衡等效）后再將體積壓縮到原來大小，與原平衡相比，積壓縮壓強(qiáng)增大平衡狀態(tài)，平衡向體積減小的方向移動(dòng)，即向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，移動(dòng)結(jié)果降低濃度增大趨勢，平衡時(shí)濃度仍然高于原平衡，故新平衡時(shí)PCl₅的轉(zhuǎn)化率減小，濃度增大．
故答案為：減��；增大；
（4）由（2）可知，373K時(shí)該反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，PCl₃的平衡濃度為PCl₅的1.5倍，而升溫至473K重新達(dá)平衡時(shí)（其他條件不變），PCl₃的平衡濃度為PCl₅的3倍，倍數(shù)增加，說明平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)，故該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)．
增大平衡體系中Cl₂的物質(zhì)的量，平衡應(yīng)向正反應(yīng)移動(dòng)．
a、正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，Cl₂的物質(zhì)的量增大，故a正確；
b、擴(kuò)大容器的體積、壓強(qiáng)降低，平衡向體積增大方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)移動(dòng)，Cl₂的物質(zhì)的量增大，故b正確；
c、加入合適的催化劑，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，平衡不移動(dòng)，Cl₂的物質(zhì)的量不變，故c錯(cuò)誤；
d、再充入PCl₃，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，Cl₂的物質(zhì)的量減小，故d錯(cuò)誤；
則ab措施正確，故答案為：吸熱反應(yīng)；ab．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)平衡及平衡常數(shù)的有計(jì)算、等效平衡思想利用，難度中等，注意（3）中等效平衡思想，把一個(gè)平衡的建立設(shè)計(jì)成多步進(jìn)行，使問題簡單化．