Question

磷在自然界常以難溶于水的磷酸鹽如Ca₃（PO₄）₂等形式存在．它的單質(zhì)和化合物有著廣泛的應(yīng)用．
（1）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)系如圖所示（圖中的△H表示生成1mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù)）．
請(qǐng)回答下列問題：
①PCl₅分解成PCl₃和Cl₂的熱化學(xué)方程式

 

②P和Cl₂分兩步反應(yīng)生成1molPCl₅的△H₃=

 

（2）PCl₅分解成PCl₃和Cl₂的反應(yīng)是可逆反應(yīng)向．T℃時(shí)，2.0L恒容密閉容器中充入1.0mol　PCl₅，經(jīng)過250s達(dá)到平衡，反應(yīng)過程中測(cè)定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表：

時(shí)間t/s	0	50	150	250	350
n（PCl3）/mol	0	0.16	0.19	0.2	0.2

①反應(yīng)在50s～150s內(nèi)的平均速率v（PCl₅）=

 

．
②計(jì)算該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)=

 

（寫出計(jì)算過程，保留2位小數(shù)）．
（3）NaH₂PO₄、Na₂HPO₄和Na₃PO₄可通過H₃PO₄與NaOH溶液反應(yīng)獲得，含磷各物種的分布分?jǐn)?shù)（平衡時(shí)某物種的濃度占各物種濃度之和的分?jǐn)?shù)）與pH的關(guān)系如圖所示．

①為獲得盡可能純的Na₂HPO₄，pH應(yīng)控制在

 

；pH=6，溶液中主要含磷物種濃度大小關(guān)系為

 

．
②Na₂HPO₄溶液顯堿性，若向溶液中加入足量的CaCl₂液，溶液則顯酸性，其原因是

 

（從離子平衡角度分析）．

Answer 1

考點(diǎn)：反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）①根據(jù)反應(yīng)物的總能量、中間產(chǎn)物的總能量以及最終產(chǎn)物的總能量，結(jié)合化學(xué)方程式以及熱化學(xué)方程式的書寫方法解答；
②應(yīng)用蓋斯定律來解題；
（2）①根據(jù)反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比來計(jì)算；
②根據(jù)PCl₃的平衡物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L，求出PCl₅和Cl₂的平衡物質(zhì)的量濃度，然后根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的平衡濃度的冪之積比反應(yīng)物的平衡濃度的冪之積來計(jì)算；
（3）①根據(jù)為獲得盡可能純的NaH₂PO₄，pH應(yīng)控制從圖表中找出H₂PO₄^-分布分?jǐn)?shù)最大值所在區(qū)間；溶液中主要含磷物種濃度大小關(guān)系可由圖表得出；
②若向Na₂HPO₄溶液中加入足量的CaCl₂溶液，HPO₄^2-離子和Ca²⁺離子反應(yīng)生成沉淀，促進(jìn)HPO₄^2-的電離，溶液顯示酸性．

解答： 解：（1）①由圖象可知，1molPCl₅分解成PCl₃和Cl₂需要吸收93kJ的能量，則反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為PCl₅（g）═PCl₃（g）+Cl₂（g）△H=+93kJ?mol^-1，
故答案為：PCl₅（g）═PCl₃（g）+Cl₂（g）△H=+93kJ?mol^-1；
②由圖象可知，P和Cl₂分兩步反應(yīng)生成1molPCl₅的△H₃=-306kJ/mol-（+93kJ/mol）=-399kJ/mol，故答案為：-399kJ?mol^-1；
（2）①由于反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比，故在50s～150s內(nèi)的平均速率v（PCl₅）=v（PCl₃）=

△n V

△t

=

0.03mol 2L

100s

=1.5×10^-4mol/（L?min），故答案為：1.5×10^-4mol/（L?min）；
②據(jù)表格可知，PCl₅的初始濃度為0.5mol/L，PCl₃的平衡物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L，根據(jù)濃度的該變量之比等于物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比，結(jié)合三段式可知：
                    PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）
          初始：0.5mol/L         0              0
          改變：0.1mol/L       0.1mol/L      0.1mol/L          
          平衡：0.4mol/L      0.1mol/L       0.1mol/L
而平衡常數(shù)等于生成物的平衡濃度的冪之積比反應(yīng)物的平衡濃度的冪之積，故K=

0.1mol/L×0.1mol/L

0.4mol/L

=0.025mol/L，故答案為：0.025mol/L；
（3）①為獲得盡可能純的NaH₂PO₄，pH應(yīng)控制從圖表中找出H₂PO₄^-分布分?jǐn)?shù)最大值所在區(qū)間，即4～5.5（介于此區(qū)間內(nèi)的任意值或區(qū)間均可），溶液中主要含磷物種濃：度大小關(guān)系可由圖表得出 c（HPO₄^2-）＞c（H₂PO₄^-），
故答案為：4～5.5（介于此區(qū)間內(nèi)的任意值或區(qū)間均可）；c（HPO₄^2-）＞c（H₂PO₄^-）；
②HPO₄^2-離子既能發(fā)生電離又能發(fā)生水解，電離反應(yīng)式為HPO₄^2-?PO₄^3-+H⁺，水解反應(yīng)式為HPO₄^2-+H₂O?H₂PO₄^-+OH^-，溶液呈堿性，說明水解程度大于電離程度；
由于HPO₄^2-離子和Ca²⁺離子反應(yīng)生成沉淀：3Ca²⁺+2HPO₄^2-═Ca₃（PO₄）₂↓+2H⁺，促進(jìn)HPO₄^2-的電離，溶液則顯酸性，
故答案為：3Ca²⁺+2HPO₄^2-═Ca₃（PO₄）₂↓+2H⁺．

點(diǎn)評(píng)：本題考查熱化學(xué)方程式的書寫以及蓋斯定律的應(yīng)用，題目難度不大，注意正確理解并運(yùn)用蓋斯定律，注意熱化學(xué)方程式的書寫方法．