Question

16．紅磷P（s）和Cl₂發(fā)生反應(yīng)生成PCl₃和PCl₅，反應(yīng)過程和能量關(guān)系如圖所示（圖中的△H表示生成1mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù)）

根據(jù)上圖回答下列問題
（1）P和Cl₂反應(yīng)生成PCl₃的熱化學(xué)方程式P（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）═PCl₃（g）；△H=-306 kJ/mol；
（2）PCl₅分解生成PCl₃和Cl₂的熱化學(xué)方程式PCl₅（g）═PCl₃（g）+Cl₂（g）；△H=+93kJ•mol^-1；
上述分解反是一個(gè)可逆反應(yīng)，溫度T₁時(shí)，在密閉容器中加入0.8mol PCl₅，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)還剩余0.6mol PCl₅，其分解率α₁等于25%；若反應(yīng)溫度由T₁升高到T₂，平衡時(shí)PCl₅分解率α₂，α₁小于α₂（填“大于”，“小于”或“等于”）；
（3）工業(yè)上制備PCl₅通常分兩步進(jìn)行，先將P和Cl₂反應(yīng)生成中間產(chǎn)物PCl₃，然后降溫，再和Cl₂反應(yīng)生成PCl₅．原因是兩步反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，降低溫度有利于提高產(chǎn)率，防止產(chǎn)物分解；
（4）P和Cl₂分兩步反應(yīng)生成1mol PCl₃的△H₁=-306kJ•mol^-1；P和Cl₂一步反應(yīng)生成1mol PCl₅的△H₂小于△H₁（填“大于”，“小于”或“等于”）；
（5）P Cl₅與足量水反應(yīng)，最終生成兩種酸，其化學(xué)方程式是PCl₅+4H₂O=H₃PO₄+5HCl．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖示P（s）+Cl₂（g）→PCl₃（g），反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱為△H=-306 kJ/mol；
（2）根據(jù)圖示Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g）△H=-93kJ/mol結(jié)合正逆反應(yīng)焓變數(shù)值相同符號(hào)相反判斷；根據(jù)分解率=$\frac{轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量}{總物質(zhì)的量}$進(jìn)行計(jì)算，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)分析分解率的變化；
（3）根據(jù)化學(xué)平衡Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g）是放熱反應(yīng)，降溫平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)分析；
（4）依據(jù)蓋斯定律反應(yīng)焓變和起始和終了物質(zhì)有關(guān)，與變化過程無關(guān)計(jì)算分析；
（5）PCl₅與足量水充分反應(yīng)，最終生成兩種酸應(yīng)為磷酸和鹽酸．

解答 解：（1）熱化學(xué)方程式書寫要求：注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)，判斷放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)物的物質(zhì)的量與反應(yīng)熱成對(duì)應(yīng)的比例關(guān)系，根據(jù)圖示P（s）+Cl₂（g）→PCl₃（g），反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱為△H=-306 kJ/mol，熱化學(xué)方程式為：P（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）═PCl₃（g）；△H=-306 kJ/mol，
故答案為：P（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）═PCl₃（g）；△H=-306 kJ/mol；
（2）△H=生成物總能量-反應(yīng)物總能量，Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g），中間產(chǎn)物的總能量大于最終產(chǎn)物的總能量，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以 PCl₅（g）=PCl₃（g）+Cl₂（g）是吸熱反應(yīng)；熱化學(xué)方程式：PCl₅（g）=PCl₃（g）+Cl₂（g）；△H=+93 kJ/mol，
PCl₅分解率α₁=$\frac{0.8mol-0.6mol}{0.8mol}$×100%=25%．PCl₅（g）=PCl₃（g）+Cl₂（g）是吸熱反應(yīng)；升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)（分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)）是吸熱反應(yīng)，升高溫度向正反應(yīng)方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大，α₂ ＞α₁ ；
故答案為：PCl₅（g）═PCl₃（g）+Cl₂（g）；△H=+93kJ•mol^-1；25%；小于；
（3）Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g），是放熱反應(yīng)，降溫平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)，降溫有利于PCl₅（g）的生成，故答案為：兩步反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，降低溫度有利于提高產(chǎn)率，防止產(chǎn)物分解；
（4）由圖象可知，P和Cl₂分兩步反應(yīng)生成1molPCl₃的△H₁=-306kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律可知，反應(yīng)無論一步完成還是分多步完成，生成相同的產(chǎn)物，反應(yīng)熱相等，則P和Cl₂一步反應(yīng)生成1molPCl₅的反應(yīng)熱△H₂=-306kJ/mol-（+93kJ/mol）=-399kJ/mol，所以△H₂小于△H₁，故答案為：-306kJ•mol^-1；小于；
（5）PCl₅與足量水充分反應(yīng)，最終生成兩種酸應(yīng)為磷酸和鹽酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為PCl₅+4H₂O=H₃PO₄+5HCl，故答案為：PCl₅+4H₂O=H₃PO₄+5HCl．

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)平衡計(jì)算、外界條件對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響及反應(yīng)熱的計(jì)算等知識(shí)．解題中需注意：熱化學(xué)方程式中沒有標(biāo)注各物質(zhì)的聚集狀態(tài)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量與反應(yīng)熱沒有呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)的比例關(guān)系，不能正確判斷放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)．