Question

红磷P(s)和Cl₂(g)发生反应生成PCl₃和PCl₅，反应过程和能量关系如图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)，根据下图回答下列问题：

（1）PCl₅分解生成PCl₃和Cl₂的热化学方程式__________________________；上述分解反应是一个可逆反应，温度T₁时，在密闭容器中加入0.8 mol PCl₅，反应达到平衡时生成标准状况下4.48LCl₂，其分解率a₁为_________；若反应温度由T₁升高到T₂，平衡时PCl₅的分解率a₂，a₂______a₁(填“大于”、“小于”或“等于”)。

（2）工业上制备PCl₅通常分两步进行，先将P和Cl₂反应生成中间产物PCl₃，然后降温，再和Cl₂反应生成PCl₅。原因是__________________________________________。

（3）P和Cl₂分两步反应生成1 mol PCl₅的ΔH₃＝__________________。

Answer

PCl5(g)═PCl3(g)+Cl2(g)△H=+93kJ⋅mol−1 25% 大于 两步反应均为放热反应，降低温度有利于提高产率，防止产物分解 −399kJ⋅mol−1

【解析】

⑴根据图像可知PCl3和Cl2反应生成1molPCl5放出93kJ的热量；计算平衡时Cl2的物质的量，得到PCl5消耗的物质的量，再计算分解率；若反应温度由T1升高到T2，升高温度，平衡向吸热反应方向移动即正向移动。

⑵工业上制备PCl5的两步反应都是放热反应，先将P和Cl2反应生成中间产物PCl3，PCl3和Cl2反应，降温有利于平衡正向移动生成PCl5，防止PCl5分解。

⑶P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的ΔH3即为两步反应的焓变相加。

⑴根据图像可知PCl3和Cl2反应生成1molPCl5放出93kJ的热量，因此PCl5分解生成PCl3和Cl2的热化学方程式PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) △H= + 93kJ‧mol−1；上述分解反应是一个可逆反应，温度T1时，在密闭容器中加入0.8 mol PCl5，反应达到平衡时生成标准状况下4.48LCl2即物质的量为0.2mol，根据方程式关系，说明消耗0.2 mol PCl5，其分解率为；若反应温度由T1升高到T2，升高温度，平衡向吸热反应方向移动即正向移动，转化率增大，因此平衡时PCl5的分解率a2大于a1；故答案为：25%；大于。

⑵工业上制备PCl5通常分两步进行，这两步都是放热反应，先将P和Cl2反应生成中间产物PCl3，PCl3和Cl2反应，降温有利于平衡正向移动生成PCl5，防止PCl5分解；故答案为：两步反应均为放热反应，降低温度有利于提高产率，防止产物分解。

⑶P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的ΔH3即为两步反应的焓变相加，因此ΔH3＝(−306kJ⋅mol−1) + (−93kJ⋅mol−1) = −399kJ⋅mol−1；故答案为：−399kJ⋅mol−1。