Question

在一定溫度下，向一個容積不變（1L）的密閉容器中，加入3mol PCl₃和4mol Cl₂使之發(fā)生反應(yīng)PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g），平衡時容器內(nèi)壓強為開始時的

6

7

．
計算并回答：
（1）平衡時，容器內(nèi)氣體密度是開始時的

1

倍，氣體平均相對分子質(zhì)量是開始時的

7

6

倍．
（2）保持同一反應(yīng)溫度，若將起始物改為a mol PCl₃，b mol Cl₂，c mol PCl₅．欲使平衡時PCl₅的體積分?jǐn)?shù)為

1

6

，則a，b，c滿足的關(guān)系為

a+c=3

，

b+c=4

．
欲使開始時反應(yīng)向逆方向進行，則a的取值范圍為

0≤a＜2

，b的取值范圍為

1≤b＜2

，c的取值范圍為

1＜c≤3

．

Answer 1

分析：（1）容積不變，氣體體積不變，反應(yīng)前后質(zhì)量守恒，所以密度不變；平衡時容器內(nèi)壓強為開始時的

6

7

，則平衡時物質(zhì)的量為開始的時的

6

7

，由此求出物質(zhì)的量和氣體平均相對分子質(zhì)量；
（2）利用三段式求出平衡時各物質(zhì)的量，PCl₅的體積分?jǐn)?shù)可知兩次平衡是等效平衡，再根據(jù)等效平衡原理分析．

解答：解：（1）容積不變，氣體體積不變，反應(yīng)前后質(zhì)量守恒，所以密度不變；平衡時容器內(nèi)壓強為開始時的

6

7

，則平衡時物質(zhì)的量為開始的時的

6

7

，所以平衡時氣體物質(zhì)的量為（3+4）×

6

7

=6mol，氣體平均相對分子質(zhì)量之比等于氣體物質(zhì)的量之比的倒數(shù)，則氣體平均相對分子質(zhì)量是開始時的

7

6

倍，
故答案為：1；

7

6

；
（2）設(shè)參加反應(yīng)的PCl₃為xmol
           PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g），
起始的量：3mol     4mol    
反應(yīng)的量：x        x            x
平衡的量：3-x       4-x         x
則平衡時容器內(nèi)壓強為開始時的

6

7

，平衡時物質(zhì)的量為開始的時的

6

7

，所以

3-x+(4-x)+x

7

=

6

7

，所以x=1mol，平衡時PCl₅的體積分?jǐn)?shù)為

1

6

；
保持同一反應(yīng)溫度，若將起始物改為a mol PCl₃，b mol Cl₂，c mol PCl₅．欲使平衡時PCl₅的體積分?jǐn)?shù)為

1

6

，則該平衡狀態(tài)與原平衡狀態(tài)是等效平衡；所以只要加入的反應(yīng)物的量與原來相同即可，即加入3mol PCl₃和4mol Cl₂，因此把a mol PCl₃，b mol Cl₂，c mol PCl₅轉(zhuǎn)化為PCl₃和Cl₂的量分別為：（a+c）mol，（b+c）mol，所以當(dāng)加入PCl₃和Cl₂為：a+c=3，b+c=4時與原平衡等效；
欲使開始時反應(yīng)向逆方向進行，則a和b的值小于平衡時的值即可，平衡時a=2，b=3，c=1；采用一邊倒的方法，假設(shè)反應(yīng)物全部轉(zhuǎn)化為生成物則a=0時b=1，c=3，所以0≤a＜2，1≤b＜2，1＜c≤3，
故答案為：a+c=3；b+c=4；0≤a＜2；1≤b＜2；1＜c≤3．

點評：本題考查了等效平衡原理，難度較大，注意相同溫度下兩次平衡時體積分?jǐn)?shù)相同即是等效平衡．