红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g).反应过程和能量关系如图所示(图中的△H表示生成1mol产物的数据).根据图回答下列问题:
(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是:______;
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是:______;
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0.80mol PCl5,反应达平衡时PCl5还剩0.60mol,其分解率α1等于______;若反应温度由T1升高到T2,平衡时PCl5的分解率为α2,α2______α1(填“大于”、“小于”或“等于”);
(3)工业上制备PCl5通常分两步进行,现将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______;
(4)P和Cl2分两步反应生成1mol PCl5的△H 3=______,P和Cl2一步反应生成1mol PCl5的△H 4______△H 3(填“大于”、“小于”或“等于”).
(5)PCl5与足量水充分反应,最终生成两种酸,其化学方程式是:______.
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(1)热化学方程式书写要求:注明各物质的聚集状态,判断放热反应还是吸热反应,反应物的物质的量与反应热成对应的比例关系,根据图示P(s)+32Cl2(g)→PCl3(g),反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应是放热反应,反应热为△H=-306 kJ/mol,热化学方程式为:P(s)+32Cl2(g)═PCl3(g);△H=-306 kJ/mol,
故答案为:P(s)+32Cl2(g)═PCl3(g);△H=-306kJ?mol-1;
(2)△H=生成物总能量-反应物总能量,Cl2(g)+PCl3(g)=PCl5(g),中间产物的总能量大于最终产物的总能量,该反应是放热反应,所以 PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)是吸热反应;热化学方程式:PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g);△H=+93 kJ/mol;
PCl5分解率α1=
×100%=25%.PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)是吸热反应;升高温度向吸热反应方向移动,正反应(分解反应是吸热反应)是吸热反应,升高温度向正反应方向移动,转化率增大,α2 >α1 ;0.8mol-0.6mol 0.8mol
故答案为:PCl5(g)═PCl3(g)+Cl2(g);△H=+93kJ?mol-1;25%; 大于;
(3)Cl2(g)+PCl3(g)=PCl5(g),是放热反应,降温平衡向放热反应方向移动,降温有利于PCl5(g)的生成,
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;
(4)根据盖斯定律,P和Cl2分两步反应和一步反应生成PCl5的△H应该是相等的,P和Cl2分两步反应生成1 molPCl5的热化学方程式:
P(s)+32Cl2(g)=PCl3(g);△H1=-306 kJ/mol,
Cl2(g)+PCl3(g)=PCl5(g);△H2=-93 kJ/mol;
P和Cl2一步反应生成1molPCl5的△H3=-306 kJ/mol+(-93 kJ/mol)=-399 kJ/mol,
由图象可知,P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的△H3=-306kJ/mol-(+93kJ/mol)=399kJ/mol,根据盖斯定律可知,反应无论一步完成还是分多步完成,生成相同的产物,反应热相等,则P和Cl2一步反应生成1molPCl5的反应热等于P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的反应热;
故答案为:-399kJ?mol-1;等于;
(5)PCl5与足量水充分反应,最终生成两种酸磷酸和盐酸,依据原子守恒写出化学方程式为:PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl;
故答案为:PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl;