Question

工业上常用PCl₅作为制造乙酰纤维素的催化剂，也常用于手性药品的研发，在材料，医药工业得到了广泛应用，请回答下列问题：

(1)PCl₅在固态是离子化合物，相对式量为417，其阳离子为，则阴离子的化学式为_______。  

(2)已知： P(s) + Cl₂(g) = PCl₃(g)   ∆H= -306 KJ/mol

PCl₅(g) = PCl₃(g) + Cl₂(g)  ∆H= + 93 KJ/mol

则反应2P(s) + 5Cl₂(g) = 2PCl₅(g)的∆H=______kJ/mol。

(3)温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl₅，容器中发生反应：PCl₅(g)⇌PCl₃(g)+Cl₂(g)经过一段时间后达到平衡．反应过程中测定的部分数据见下表：

t/min	0	10	20	30	40
n(PCl3)/mol	0	0.12	0.17	0.2	0.2

①反应在前10min的平均速率v(PCl₅)=_______；

②不能表明该反应达到平衡状态的是：____ (选填序号)；

a．容器的总压强不再改变

b．混合气体的平均相对分子质量不变

c．v_正(PCl₃)等于v_逆(Cl₂)

d．混合气体的密度不变

e．PCl₅的质量不再变化

③要提高上述反应的转化率，可采取的措施有(至少两种)___________；

④该温度下，反应PCl₅(g)⇌PCl₃(g) + Cl₂(g)的平衡常数K_p=2.25×10⁵(K_p为压强平衡常数，K_p=)。把一定量的PCl₅引入一真空瓶内，达平衡后PCl₅的分压为2.5×10⁴Pa，则PCl₅的分解率为________。

(4)在热水中，五氯化磷完全水解，生成磷酸和盐酸。若将0.01molPCl₅投入热水中配成lL溶液，再逐滴加入AgNO₃溶液，先产生的沉淀是_____。 [已知K_sp(Ag₃PO₄)=1.4×10^-16，K_sp(AgCl)=1.8×10^-10]。

Answer

-798 0.006mol·L-1·min-1 d 可以升高温度，减小压强，移走氯气、三氯化磷等 75% AgCl

【解析】

计算PCl5固体中阴离子的化学式时，可利用相对分子质量确定分子式，再减去阳离子的化学式；利用盖斯定律，可计算待求热化学反应的∆H；计算反应在前10min的平均速率v(PCl5)时，可先求出v(PCl3)，然后利用化学计量数进行转换；判断某量不变是否为平衡状态时，需判断该量是否为变量，变量不变是平衡状态；提高转化率的措施可以是改变温度、压强、浓度等；求PCl5分解率时，可假设起始量与变化量，建立三段式，利用压强平衡常数先求出

PCl3的平衡量，再求出变化量，最后求转化率；判断先生成的沉淀为Ag3PO4还是AgCl时，可利用Ksp求出两种平衡体系中的c(Ag+)，数值小的先生成沉淀。

(1)PCl5的相对分子质量为208.5，则相对式量为417时的化学式为P2Cl10；其阳离子为，则阴离子的化学式为P2Cl10-=。答案为：；

(2) P(s) + Cl2(g) = PCl3(g) ∆H= -306 KJ/mol ①

PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) ∆H= + 93 KJ/mol ②

利用盖斯定律，将(①-②)×2，便可得出反应2P(s) + 5Cl2(g) = 2PCl5(g)的∆H=-(306+93)×2kJ/mol= -798 kJ/mol。答案为：-798；

(3)①反应在前10min的平均速率v(PCl5)= v(PCl3)== 0.006mol·L-1·min-1；

②a．因为反应前后气体的分子数不等，所以容器的总压强不再改变时，反应达平衡状态，a不合题意；

b．因为反应前后气体的分子数不等，平衡前混合气体的平衡相对分子质量始终发生改变，所以当混合气体的平均相对分子质量不变时，反应达平衡状态，b不合题意；

c．v正(PCl3)等于v逆(Cl2)，满足反应进行方向相反，速率之比等于化学计量数之比，所以反应达平衡状态，c不合题意；

d．因为混合气体的总质量不变，体积不变，所以混合气体的密度始终不变，混合气体密度不变时，反应不一定达平衡状态，d符合题意；

e．只要平衡发生移动，PCl5的质量就发生改变，所以当PCl5的质量不变时，反应达平衡状态，e不合题意；

故选d；

③因为反应为吸热的、分子数增大的可逆反应，所以要提高上述反应的转化率，可采取的措施有：可以升高温度，减小压强，移走氯气、三氯化磷等；

④设PCl5(g)的起始投入量为1mol，参加反应的物质的量为x，其三段式为：

Kp==2.25×105，p(PCl3)=7.5×104，，x=0.75mol，则PCl5的分解率为=75%。

答案为：0.006mol·L-1·min-1；d；可以升高温度，减小压强，移走氯气、三氯化磷等；75%。

(4)若将0.01molPCl5投入热水中配成lL溶液，则溶液中c(Cl-)=0.05mol/L，c(H3PO4)=0.01mol/L，c()<0.01mol/L，当Cl-沉淀时，所需c(Ag+)=mol/L=3.6×10-9mol/L；当生成沉淀时，所需c(Ag+)=mol/L>1.1×10-6mol/L。因为1.1×10-6>3.6×10-9，所以先产生的沉淀是AgCl。答案为：AgCl。