Question

紅磷P(s)和Cl₂(g)發生反應生成PCl₃(g)和PCl₅(g)。反應過程和能量關系如圖所示(圖中的△H表示生成1mol產物的數據)。

根據上圖回答下列問題：

  (1)P和Cl₂反應生成PCl₃的熱化學方程式_________________________________。

(2)PCl₅分解成PCl₃和Cl₂的熱化學方程式_________________________________，上述分解反應是一個可逆反應，溫度T₁時，在密閉容器中加入0.80molPCl₅，反應達到平衡時PCl₅還剩0.60mol，其分解率α₁等于_________；若反應溫度由T₁升高到T₂，平衡時PCl₅的分解率為α₂，α₂_______α₁(填“大于”、“小于”或“等于”)。

(3)工業上制備PCl₅通常分兩步進行，先將P和Cl₂反應生成中間產物PCl₃，然后降溫，再和Cl₂反應生成PCl₅。原因是________________________________________。

(4)P和Cl₂分兩步反應生成1molPCl₅的△H₃＝_________，P和Cl₂一步反應生成1molPCl₅的△H₄______△H₃(填“大于”、“小于”或“等于”)。

(5)PCl₅與足量水充分反應，最終生成兩種酸，其化學方程式是______________________________。

Answer 1

（1）P(s)＋Cl₂(g)===PCl₃(g)；△H＝－306kJ·mol^－1。

     (2）PCl₅(g)===PCl₃(g)＋Cl₂(g)；△H＝93kJ·mol^－1。25％；大于。

     (3）兩步反應均為放熱反應，降低溫度有利于提高產率，防止產物分解。

     (4）－399kJ·mol^－1；等于。

     (5）PCl₅＋4H₂O===H₃PO₄＋5HCl。

解析:

（1）由圖可以看出，1molP在Cl₂中完全燃燒放出的熱量為306kJ·mol^－1，所以P與Cl₂反應生成PCl₃的熱化學反應方程式為P(s)＋Cl₂(g)===PCl₃(g)；△H＝－306kJ·mol^－1。

     (2）中間產物PCl₃和未完全反應的Cl₂的總能量高于最終產物PCl₅的能量，其△H＝－93kJ·mol^－1，所以PCl₅(g)===PCl₃(g)＋Cl₂(g)；△H＝93kJ·mol^－1；分解率α₁＝×100％＝25％，由熱化學反應方程式可知，此反應的正反應為吸熱反應，所以升高溫度，平衡向正反應方向移動，PCl₅的分解率增大。即：α₂＞α₁。

     (3）由圖可知，P與Cl₂反應生成PCl₃，PCl₃和Cl₂進一步反應生成PCl₅，都是放熱反應，分兩步進行且第二步降低溫度，有利于PCl₅的生成，防止PCl₅的分解。

     (4）由蓋斯定律可知，一步生成生成PCl₅和兩步生成PCl₅的總熱效應相等，即△H₃＝－399kJ·mol^－1。

     (5）PCl₅與水反應生成H₃PO₄和HCl，化學方程式為：PCl₅＋4H₂O===H₃PO₄＋5HCl。