Question

紅磷P(s)和Cl₂(g)發(fā)生反應(yīng)生成PCl₃(g)和PCl₅(g)。反應(yīng)過程和能量關(guān)系如下圖所示(圖中的ΔH表示生成1 mol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)方程式是

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(2)  PCl₅分解成PCl₃和Cl₂的熱化學(xué)方程式是

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上述分解反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)。溫度T₁時(shí)，在密閉容器中加入0.80 mol PCl₅，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)PCl₅還剩0.60 mol，其分解率α₁等于________；若反應(yīng)溫度由T₁升高到T₂，平衡時(shí)PCl₅的分解率為α₂，α₂________α₁(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

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(4)P和Cl₂分兩步反應(yīng)生成1 mol PCl₅的ΔH₃＝______，P和Cl₂一步反應(yīng)生成1 mol PCl₅的ΔH₄________ΔH₃(填“大于”、“小于”或“等于”)。

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

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Answer 1

答案　(1)Cl₂(g)＋P(s)===PCl₃(g)

ΔH＝－306 kJ·mol^－1

(2)PCl₅(g)===PCl₃(g)＋Cl₂(g)

ΔH＝93 kJ·mol^－1　25%　大于

(3)兩步反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，降溫有利于提高產(chǎn)率，防止產(chǎn)物分解

(4)－399 kJ·mol^－1　等于

(5)PCl₅＋4H₂O===H₃PO₄＋5HCl

解析　(1)產(chǎn)物的總能量減去反應(yīng)物的總能量就等于反應(yīng)熱，結(jié)合圖象可知，PCl₃和反應(yīng)物P和Cl₂的能量差值為306 kJ，因此該熱化學(xué)反應(yīng)方程式為

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

(2)根據(jù)圖象可知PCl₅和PCl₃之間的能量差值為93 kJ，因此PCl₅分解成PCl₃和Cl₂的熱化學(xué)方程式為PCl₅(g)===PCl₃(g)＋Cl₂(g)　ΔH＝93 kJ·mol^－1。加入0.80 mol PCl₅，剩余0.60 mol，因此PCl₅的分解率為 ×100%＝25%，由于該反應(yīng)ΔH>0即為吸熱反應(yīng)，因此升高溫度，平衡右移，故α₂>α₁。

(3)由于兩個反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，降低溫度有利于平衡右移，提高產(chǎn)率。同時(shí)由于PCl₅受熱易分解，因此溫度低防止其分解。

(4)根據(jù)蓋斯定律求得：ΔH₃＝－399 kJ·mol^－1。且ΔH₃＝ΔH₄，與反應(yīng)的途徑無關(guān)，只與起始物質(zhì)、終了物質(zhì)有關(guān)。

(5)PCl₅和水發(fā)生反應(yīng)，生成兩種酸只能是H₃PO₄和HCl，其化學(xué)方程式是 PCl₅＋4H₂O===H₃PO₄＋5HCl。