Question

【題目】工業(yè)上常用PCl5作為制造乙酰纖維素的催化劑，也常用于手性藥品的研發(fā)，在材料，醫(yī)藥工業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，請(qǐng)回答下列問題：

(1)PCl5在固態(tài)是離子化合物，相對(duì)式量為417，其陽離子為，則陰離子的化學(xué)式為_______。

(2)已知： P(s) + Cl2(g) = PCl3(g) H= -306 KJ/mol

PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) H= + 93 KJ/mol

則反應(yīng)2P(s) + 5Cl2(g) = 2PCl5(g)的H=______kJ/mol。

(3)溫度為T時(shí)，向2.0L恒容密閉容器中充入1.0 molPCl5，容器中發(fā)生反應(yīng)：PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)經(jīng)過一段時(shí)間后達(dá)到平衡．反應(yīng)過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表：

t/min	0	10	20	30	40
n(PCl3)/mol	0	0.12	0.17	0.2	0.2

①反應(yīng)在前10min的平均速率v(PCl5)=_______；

②不能表明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是：____ (選填序號(hào))；

a．容器的總壓強(qiáng)不再改變

b．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變

c．v正(PCl3)等于v逆(Cl2)

d．混合氣體的密度不變

e．PCl5的質(zhì)量不再變化

③要提高上述反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有(至少兩種)___________；

④該溫度下，反應(yīng)PCl5(g)PCl3(g) + Cl2(g)的平衡常數(shù)Kp=2.25×105(Kp為壓強(qiáng)平衡常數(shù)，Kp=)。把一定量的PCl5引入一真空瓶內(nèi)，達(dá)平衡后PCl5的分壓為2.5×104Pa，則PCl5的分解率為________。

(4)在熱水中，五氯化磷完全水解，生成磷酸和鹽酸。若將0.01molPCl5投入熱水中配成lL溶液，再逐滴加入AgNO3溶液，先產(chǎn)生的沉淀是_____。 [已知Ksp(Ag3PO4)=1.4×10-16，Ksp(AgCl)=1.8×10-10]。

Answer 1

【答案】 -798 0.006mol·L-1·min-1 d 可以升高溫度，減小壓強(qiáng)，移走氯氣、三氯化磷等 75% AgCl

【解析】

計(jì)算PCl5固體中陰離子的化學(xué)式時(shí)，可利用相對(duì)分子質(zhì)量確定分子式，再減去陽離子的化學(xué)式；利用蓋斯定律，可計(jì)算待求熱化學(xué)反應(yīng)的H；計(jì)算反應(yīng)在前10min的平均速率v(PCl5)時(shí)，可先求出v(PCl3)，然后利用化學(xué)計(jì)量數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換；判斷某量不變是否為平衡狀態(tài)時(shí)，需判斷該量是否為變量，變量不變是平衡狀態(tài)；提高轉(zhuǎn)化率的措施可以是改變溫度、壓強(qiáng)、濃度等；求PCl5分解率時(shí)，可假設(shè)起始量與變化量，建立三段式，利用壓強(qiáng)平衡常數(shù)先求出

PCl3的平衡量，再求出變化量，最后求轉(zhuǎn)化率；判斷先生成的沉淀為Ag3PO4還是AgCl時(shí)，可利用Ksp求出兩種平衡體系中的c(Ag+)，數(shù)值小的先生成沉淀。

(1)PCl5的相對(duì)分子質(zhì)量為208.5，則相對(duì)式量為417時(shí)的化學(xué)式為P2Cl10；其陽離子為，則陰離子的化學(xué)式為P2Cl10-=。答案為：；

(2) P(s) + Cl2(g) = PCl3(g) H= -306 KJ/mol ①

PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) H= + 93 KJ/mol ②

利用蓋斯定律，將(①-②)×2，便可得出反應(yīng)2P(s) + 5Cl2(g) = 2PCl5(g)的H=-(306+93)×2kJ/mol= -798 kJ/mol。答案為：-798；

(3)①反應(yīng)在前10min的平均速率v(PCl5)= v(PCl3)== 0.006mol·L-1·min-1；

②a．因?yàn)榉磻?yīng)前后氣體的分子數(shù)不等，所以容器的總壓強(qiáng)不再改變時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，a不合題意；

b．因?yàn)榉磻?yīng)前后氣體的分子數(shù)不等，平衡前混合氣體的平衡相對(duì)分子質(zhì)量始終發(fā)生改變，所以當(dāng)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，b不合題意；

c．v正(PCl3)等于v逆(Cl2)，滿足反應(yīng)進(jìn)行方向相反，速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，c不合題意；

d．因?yàn)榛旌蠚怏w的總質(zhì)量不變，體積不變，所以混合氣體的密度始終不變，混合氣體密度不變時(shí)，反應(yīng)不一定達(dá)平衡狀態(tài)，d符合題意；

e．只要平衡發(fā)生移動(dòng)，PCl5的質(zhì)量就發(fā)生改變，所以當(dāng)PCl5的質(zhì)量不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，e不合題意；

故選d；

③因?yàn)榉磻?yīng)為吸熱的、分子數(shù)增大的可逆反應(yīng)，所以要提高上述反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有：可以升高溫度，減小壓強(qiáng)，移走氯氣、三氯化磷等；

④設(shè)PCl5(g)的起始投入量為1mol，參加反應(yīng)的物質(zhì)的量為x，其三段式為：

Kp==2.25×105，p(PCl3)=7.5×104，，x=0.75mol，則PCl5的分解率為=75%。

答案為：0.006mol·L-1·min-1；d；可以升高溫度，減小壓強(qiáng)，移走氯氣、三氯化磷等；75%。

(4)若將0.01molPCl5投入熱水中配成lL溶液，則溶液中c(Cl-)=0.05mol/L，c(H3PO4)=0.01mol/L，c()<0.01mol/L，當(dāng)Cl-沉淀時(shí)，所需c(Ag+)=mol/L=3.6×10-9mol/L；當(dāng)生成沉淀時(shí)，所需c(Ag+)=mol/L>1.1×10-6mol/L。因?yàn)?/span>1.1×10-6>3.6×10-9，所以先產(chǎn)生的沉淀是AgCl。答案為：AgCl。