Question

8．在10L的恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）△H＜0  若起始時(shí)PCl₃（g）和Cl₂（g）均為0.2mol，在不同條件下進(jìn)行a、b、c三組實(shí)驗(yàn)，每一組實(shí)驗(yàn)都是在恒溫恒容條件下進(jìn)行，反應(yīng)體系總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如圖所示．下列說(shuō)法中正確的是（　�。�

• A． 與實(shí)驗(yàn)a相比，實(shí)驗(yàn)b升高了溫度，實(shí)驗(yàn)c加入了催化劑
• B． 從反應(yīng)開(kāi)始至剛達(dá)平衡時(shí)，實(shí)驗(yàn)b的化學(xué)反應(yīng)速率ν（PCl₅）=5×10^-4mol/（L．min）
• C． 實(shí)驗(yàn)c達(dá)平衡時(shí)，PCl₃（g）的轉(zhuǎn)化率為 60%
• D． 在實(shí)驗(yàn)a條件下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=100

Answer 1

分析 氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，設(shè)得到平衡狀態(tài)時(shí)消耗PCl₃物質(zhì)的量為x，
             PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）
起始量（mol） 0.2      0.2      0
變化量（mol） x       x        x
平衡量（mol） 0.2-x   0.2-x    x
A．分析圖象可知達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)間不同，時(shí)間越短反應(yīng)速率越快；其中b和a達(dá)到相同平衡狀態(tài)，但時(shí)間不同，說(shuō)明b是加入了催化劑改變了反應(yīng)速率；c混合氣體壓強(qiáng)增大，達(dá)到平衡時(shí)間縮短，所以是升溫引起的壓強(qiáng)增大；
B．圖象分析可知實(shí)驗(yàn)b氣體壓強(qiáng)160變化為120，60min達(dá)到平衡狀態(tài)，氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，0.4：（0.4-x）=160：120，則x=0.1mol，然后依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率概念計(jì)算；
C．根據(jù)平衡時(shí)實(shí)驗(yàn)c的壓強(qiáng)計(jì)算出轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量，然后計(jì)算出轉(zhuǎn)化率；
D．a(chǎn)b是相同平衡狀態(tài)，平衡時(shí)阿玉b的各組分的濃度相同，先計(jì)算出各組分濃度，然后根據(jù)平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$計(jì)算．

解答 解：恒溫恒容條件下，氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，設(shè)得到平衡狀態(tài)時(shí)消耗PCl₃物質(zhì)的量為x，
           PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）
起始量（mol） 0.2     0.2         0
變化量（mol） x        x          x
平衡量（mol） 0.2-x   0.2-x       x
A．分析圖象可知達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)間不同，時(shí)間越短反應(yīng)速率越快，圖中3組實(shí)驗(yàn)從反應(yīng)開(kāi)始至達(dá)到平衡時(shí)的反應(yīng)速率v（PCl₃）由大到小的次序b＞c＞a，與實(shí)驗(yàn)a相比，b和a達(dá)到相同平衡狀態(tài)，但時(shí)間不同，b組改變的實(shí)驗(yàn)條件及判斷依據(jù)是加入了催化劑改變了反應(yīng)速率；c混合氣體壓強(qiáng)增大，達(dá)到平衡時(shí)間縮短，所以是升溫引起的壓強(qiáng)增大，故A錯(cuò)誤；
B．圖象分析可知實(shí)驗(yàn)b氣體壓強(qiáng)160變化為120，60min達(dá)到平衡狀態(tài)，氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，0.4：（0.4-x）=160：120，解得：x=0.1mol，則實(shí)驗(yàn)b從反應(yīng)開(kāi)始至達(dá)到平衡時(shí)的反應(yīng)速率為：v（PCl₅）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.1mol}{10L}}{60min}$=1.7×10^-4mol/L•min，故B錯(cuò)誤；
C．圖象分析可知實(shí)驗(yàn)c平衡時(shí)氣體壓強(qiáng)175變化為140，60min達(dá)到平衡狀態(tài)，氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，0.4：（0.4-x）=175：140，解得：x=0.08mol，則實(shí)驗(yàn)c達(dá)平衡時(shí)，PCl₃（g）的轉(zhuǎn)化率為：$\frac{0.08mol}{0.2mol}$×100%=40%，故C錯(cuò)誤；
D．a(chǎn)b是相同平衡狀態(tài)，平衡時(shí)各組分的濃度相同，圖象分析可知實(shí)驗(yàn)a氣體壓強(qiáng)160變化為120，60min達(dá)到平衡狀態(tài)，氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，0.4：（0.4-x）=160：120，解得：x=0.1mol，平衡濃度分別為：c（ PCl₃）=0.01mol/L，c（Cl₂）=0.01mol/L，c（PCl₅）=0.01mol/L，所以實(shí)驗(yàn)a條件下的平衡常數(shù)K=$\frac{0.01}{0.01×0.01}$=100，故D正確；
故選D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡的圖象及計(jì)算，題目難度中等，明確恒溫恒容條件下氣體物質(zhì)的量與壓強(qiáng)之間的關(guān)系為解答關(guān)鍵，注意掌握化學(xué)平衡狀態(tài)特征及應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．