问题 问答题

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

答案

(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)=

△n(PCl3)
V
△t
=
0.3mol
1L
20s
=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=

c(PCl3)c(Cl2)
c(PCl5)
=
0.6×0.6
0.4
=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.

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