Question

【題目】磷單質及其化合物有著廣泛應用。

（1）在1.0 L密閉容器中放入0.10mol PCl5(g)，一定溫度進行如下反應:PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g) ΔH1

反應時間(t)與容器內氣體總壓強(p/100kPa)的數據見下表：

回答下列問題:

①PCl3的電子式為_______。

②T1溫度下，反應平衡常數K=______。

③T1___T2（填“＞”、“＜”或“＝”，下同），PCl5的平衡轉化率α1(T1) __α2(T2)。

（2）PCl5、PCl3可轉化為H3PO4、H3PO3。已知下列熱化學方程式：

PCl5(g)＋4H2O(l) = H3PO4(aq)＋5HCl(aq) ΔH2

PCl3(g)＋3H2O(l) = H3PO3(aq)＋3HCl(aq) ΔH3

H3PO3(aq)＋Cl2(g)＋H2O(l) = H3PO4(aq)＋2HCl(aq) ΔH4

則ΔH4= ______。（用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示）

（3）次磷酸鈷[Co(H2PO2)2]廣泛用于化學鍍鈷，以金屬鈷和次磷酸鈉為原料，采用四室電滲析槽電解法制備，原理如下圖。

①Co的電極反應式為______________，A、B、C為離子交換膜，其中B為__________離子交換膜（填“陽”或“陰”）。

②次磷酸(H3PO2)為一元弱酸，次磷酸鈉溶液中離子濃度由大到小的順序是__________。

Answer 1

【答案】 0.32 mol·L－1 ＜ ＜ ΔH2－ΔH1－ΔH3 Co－2e－=Co2＋ 陰 c(Na＋)＞c(H2PO2－)＞c(OH－)＞c(H+)

【解析】(1). ①.P原子最外層有5個電子，Cl原子最外層有7個電子，P原子與3個Cl原子形成3個共用電子對，PCl3的電子式為，故答案為：；

②. 在恒溫恒容的密閉容器中，容器內氣體的總壓強之比等于氣體的總物質的量之比，根據平衡三段式法有：

PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)

起始量(mol) 0.1 0 0

轉化量(mol) x x x

平衡量(mol) 0.1-x x x

平衡時氣體總物質的量為：(0.1-x+x+x)=(0.1+x)mol，則有： = ，x=0.08mol，所以T1溫度下，反應平衡常數K==0.32 mol·L－1，故答案為：0.32 mol·L－1；

③. 在1.0 L密閉容器中放入0.10mol PCl5(g)，由表中數據可知，在時間為0時，T1對應的氣體總壓強小于T2對應的氣體總壓強，因相同條件下溫度越高，氣體的壓強越大，所以T1＜T2，在溫度為T2時，根據平衡三段式法有：

PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)

起始量(mol) 0.1 0 0

轉化量(mol) y y y

平衡量(mol) 0.1-y y y

平衡時氣體總物質的量為：(0.1-y+y+y)=(0.1+y)mol，則有： = ，y=0.083mol，x=0.08mol＜y=0.083mol，所以在溫度為T2時PCl5的平衡轉化率更大，即α1(T1) ＜α2(T2)，故答案為：＜；＜；

(2). 已知：① PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g) ΔH1、② PCl5(g)＋4H2O(l) = H3PO4(aq)＋5HCl(aq) ΔH2 ③ PCl3(g)＋3H2O(l) = H3PO3(aq)＋3HCl(aq) ΔH3，根據蓋斯定律，②-①-③得H3PO3(aq)＋Cl2(g)＋H2O(l) = H3PO4(aq)＋2HCl(aq)，所以ΔH4=ΔH2－ΔH1－ΔH3，故答案為：ΔH2－ΔH1－ΔH3；

(3). ①. 以金屬鈷和次磷酸鈉為原料，用電解法制備次磷酸鈷[Co(H2PO2)2]，Co的化合價從0價升高到+2價，則Co的電極反應式為Co－2e－=Co2＋，產品室可得到次磷酸鈷的原因是：陽極室的Co2＋通過陽離子交換膜進入產品室，原料室的H2PO2－通過陰離子交換膜進入產品室與Co2＋結合生成Co(H2PO2)2，所以B是陰離子交換膜，故答案為：Co－2e－=Co2＋；陰；

②. 次磷酸(H3PO2)為一元弱酸，在次磷酸鈉溶液中，H2PO2－水解使溶液呈堿性，溶液中各離子濃度的大小關系為：c(Na＋)＞c(H2PO2－)＞c(OH－)＞c(H+)，故答案為：c(Na＋)＞c(H2PO2－)＞c(OH－)＞c(H+)。