Question

(16分) 紅磷P(s)和Cl₂(g)發生反應生成PCl₃(g)和PCl₅(g)。反應過程和能量關系如圖所示（圖中的△H表示生成1mol產物的數據）。

根據上圖回答下列問題：（1）P和Cl₂反應生成PCl₃的熱化學方程式是
                                                                        ；
（2）PCl₅分解成PCl₃和Cl₂的熱化學方程式是
                                                                        ；
上述分解反應是一個可逆反應。溫度T₁時，在密閉容器中加入0.80mol PCl₅，反應達平衡時PCl₅還剩0.60 mol，其分解率₁等于          ；若反應溫度由T₁升高到T₂，平衡時PCl₅的分解率為₂，_{2          1}（填“大于”、“小于”或“等于”）；
（3）工業上制備PCl₅通常分兩步進行，現將P和Cl₂反應生成中間產物PCl₃，然后降溫，再和Cl₂反應生成PCl₅。原因是                                                                         
                                                               ；
（4）P和Cl₂分兩步反應生成1 mol PCl₅的△H ₃=              ，P和Cl₂一步反應生成1 mol PCl₅的△H ₄              △H ₃（填“大于”、“小于”或“等于”）。
（5）PCl₅與足量水充分反應，最終生成兩種酸，其化學方程式是
                                                            。

Answer 1

（16分）（1） Cl₂(g)+ P(s)= PCl₃(g)   △H =-306kJ/mol                 
（2）PCl₅(g)= PCl₃(g)+ Cl₂(g)    △H =93kJ/mol                       
25%      大于               
（3）兩步反應均為放熱反應，降溫有利于提高產率，防止產物分解              
（4）-399kJ/mol           等于                                          
（5）PCl₃+4H₂O=H₃PO₄+5HCl    

試題分析：（1）△H1是磷和氯氣反應生成PCl₃的熱效應，故熱化學方程式為： Cl₂(g)+ P(s)= PCl₃(g) △H =-306kJ/mol； （2）PCl₅分解反應物的總能量低于生成物的總能量，故為吸熱反應，△H正值，故為PCl₅(g)= PCl₃(g)+ Cl₂(g) △H =93kJ/mol；轉化量為0.2mol，轉化量除以起始量0.8mol求得轉化率；分解反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向右移動，轉化率增大；（3）兩步反應均是放熱反應，故降溫提高產率；（4）△H₃=△H₁+△H₂，故為-399kJ/mol；根據蓋斯定律可得不管反應分幾步完成，總熱效應不變；（5）PCl₃中磷顯正價，氯顯負價，氯結合水電離出的氫離子生成氯化氫，磷結合水電離出的氫氧根離子生成磷酸。