Question

373K时，某1L密闭容器中加入1molPCl₅发生如下可逆反应：
PCl₅ （g）PCl₃（g）+Cl₂ （g）．其中物质PCl₃的物质的量变化如右图所示．
（1）前20s内PCl₅（g）的平均反应速率为______
（2）373K时该反应的平衡常数的值为______
（3）若在此平衡体系中再加入1mol的PCl₅，与原平衡比较，新平衡时PCl₅的转化率______（填“增大”或“减小”，下同）．PCl₅的平衡浓度______
（4）将原平衡升温至473K，重新达平衡时（其他条件不变），PCl₃的平衡浓度为PCl₅的3倍，该反应的正反应为______（填“放热反应”或“吸热反应”），为增大平衡体系中Cl₂的物质的量，下列措施正确的是（其它条件相同）______
a．升高温度                       b．扩大容器的体积
c．加入合适的催化剂               d．再充入PCl₃．

Answer

（1）由图象可知20s时，生成的PCl3的物质的量为0.3mol，根据v=计算v（PCl3），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（PCl5）；
（2）平衡常数k=，利用三段式解题法，求出平衡时混合物各组分的物质的量，体积为1L，用物质的量代替浓度代入k=计算；
（3）平衡体系中再加入1mol的PCl5，重新到达平衡状态，可以等效为开始加入2mol的PCl5，体积增大为原来的2倍，达平衡（该平衡与原平衡等效）后再将体积压缩到原来大小，与原平衡相比，积压缩压强增大平衡状态，平衡向体积减小的方向移动，即向逆反应方向移动，转化率降低，移动结果降低浓度增大趋势，平衡时浓度仍然高于原平衡；
（4）计算373K时该反应达平衡时，PCl3的平衡浓度为PCl5的倍数，与升温至473K重新达平衡时（其他条件不变），PCl3的平衡浓度为PCl5的3倍相比较，据此判断平衡移动，确定反应是吸热还是放热；增大平衡体系中Cl2的物质的量，平衡应向正反应移动．
【解析】
（1）由图象可知20s时，生成的PCl3的物质的量为0.3mol，所以前20s内，PCl3（g）的平均反应速率为
v（PCl3）===0.015mol•L-1•s-1，反应速率之比等于化学计量数之比，所以v（PCl5）=v（PCl3）=0.015mol•L-1•s-1．
故答案为：0.015mol•L-1•s-1；
（2）由图象可知60s时，反应达平衡，平衡时生成的PCl3的物质的量为0.6mol，
利用三段式解题法，求出平衡时混合物各组分的物质的量
            PCl5 （g）PCl3（g）+Cl2 （g），
开始（mol）：1                 0         0
变化（mol）：0.6               0.6       0.6
平衡（mol）：0.4               0.6       0.6
所以k===0.9mol•L-1，
故答案为：0.9mol•L-1；
（3）平衡体系中再加入1mol的PCl5，重新到达平衡状态，可以等效为开始加入2mol的PCl5，体积增大为原来的2倍，达平衡（该平衡与原平衡等效）后再将体积压缩到原来大小，与原平衡相比，积压缩压强增大平衡状态，平衡向体积减小的方向移动，即向逆反应方向移动，转化率减小，移动结果降低浓度增大趋势，平衡时浓度仍然高于原平衡，故新平衡时PCl5的转化率减小，浓度增大．
故答案为：减小；增大；
（4）由（2）可知，373K时该反应达平衡时，PCl3的平衡浓度为PCl5的1.5倍，而升温至473K重新达平衡时（其他条件不变），PCl3的平衡浓度为PCl5的3倍，倍数增加，说明平衡向正反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故该反应正反应为吸热反应．
增大平衡体系中Cl2的物质的量，平衡应向正反应移动．
a、正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应移动，Cl2的物质的量增大，故a正确；
b、扩大容器的体积、压强降低，平衡向体积增大方向移动，即向正反应移动，Cl2的物质的量增大，故b正确；
c、加入合适的催化剂，缩短达到平衡的时间，平衡不移动，Cl2的物质的量不变，故c错误；
d、再充入PCl3，平衡向逆反应移动，Cl2的物质的量减小，故d错误；
则ab措施正确，故答案为：吸热反应；ab．