(3 分)温度为 T 时;向 2.0L 恒容密闭容器中充入…——2012 高考化学第 14 题答案解析

2012_江苏卷

2012 江苏 第 14 题 单选题 区分题
2012_江苏卷

14.(3 分)温度为 T 时;向 2.0L 恒容密闭容器中充入 1.0mol PCl<sub>5</sub>;反应 $\mathrm { P C l } _ { 5 } ~ ( \mathbf { g } ) \mathrm { P C l } _ { 3 }$ $\left( \mathbf { g } \right) + \mathbf { C l } _ { 2 } \left( \mathbf { g } \right)$ 经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见表:

<table><tr><td colspan="1" rowspan="1">t/s</td><td colspan="1" rowspan="1">0</td><td colspan="1" rowspan="1">50</td><td colspan="1" rowspan="1">150</td><td colspan="1" rowspan="1">250</td><td colspan="1" rowspan="1">350</td></tr><tr><td colspan="1" rowspan="1"> $\mathfrak { n } \ \left( \mathrm { P C l } _ { 3 } \right) \ \mathrm { / m o l }$ </td><td colspan="1" rowspan="1">0</td><td colspan="1" rowspan="1">0.16</td><td colspan="1" rowspan="1">0.19</td><td colspan="1" rowspan="1">0.20</td><td colspan="1" rowspan="1">0.20</td></tr></table>

下列说法正确的是(  )

A. 反应在前50 s的平均速率 $\textbf { v } ( \mathrm { P C l _ { 3 } } ) ~ = 0 . 0 0 3 2 ~ \mathrm { m o l } { \cdot } \mathrm { L }$ <sup>﹣1</sup>•s<sup>﹣1</sup>
B. 保持其他条件不变;升高温度;平衡时 ${ \bf c } ~ ( \mathrm { P C l _ { 3 } } ) ~ = ~ 0 . 1 1 ~ \mathrm { m o l } { \cdot } \mathrm { L } ^ { \textrm { - } 1 }$ ;则反应的 $\triangle \mathrm { H } { < } 0$
C. 相同温度下;起始时向容器中充入 1.0 mol PCl<sub>5</sub>、 $0 . 2 0 \mathrm { m o l } \mathrm { P C l } _ { 3 }$ 和 $0 . 2 0 \mathrm { m o l } \mathrm { C l } _ { 2 } ;$ ;反应达到平衡前v(正)>v(逆)
D. 相同温度下;起始时向容器中充入 $2 . 0 \mathrm { m o l } \mathrm { P C l } _ { 3 }$ 和 $2 . 0 \mathrm { m o l } \mathrm { C l } _ { 2 } ;$ ;达到平衡时; $\mathrm { P C l } _ { 3 }$ 的转化率小于80%
参考答案

C

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【考点】CP:化学平衡的计算

【专题】51E:化学平衡专题

【分析】A.由表中数据可知,50s 内 $\triangle \textbf { n } ( \mathrm { p C l } _ { 3 } ) ~ = 0 . 1 6 \mathrm { m o l }$ ,根据 $\mathbf { v } { = } \frac { \frac { \Delta n } { V } } { \triangle t }$ 计算 v$( \mathrm { P C l } _ { 3 } ) ;$
B.由表中数据可知,平衡时 $\mathrm { ~ n ~ } \left( \mathrm { P C l } _ { 3 } \right) = 0 . 2 \mathrm { m o l }$ ,保持其他条件不变,升高温度,平衡时 $\textbf { c } \ : ( \ : \mathrm { P C l _ { 3 } } ) \ : = \ : 0 . 1 1 \ : \mathrm { m o l / L }$ ,则 $\begin{array} { r l } { \mathbf { n } ^ { \prime } } & { { } ( \mathbf { P C l } _ { 3 } ) \mathbf { \Psi } = 0 . 2 2 \mathbf { m o l } > 0 . 2 \mathbf { m o l } } \end{array}$ ,可知平衡正向移动,升高温度平衡向吸热反应方向移动;
C.根据 $\mathrm { K } = \frac { c ( P C l _ { 3 } ) \times c ( C l _ { 2 } ) } { c ( P C l _ { 5 } ) }$ 计算平衡常数,再求浓度商(Qc), ${ \mathrm { K } } { > } \mathrm { Q c }$ ,说明反应向正反应方向进行, ${ \mathrm { K } } { < } { \mathrm { Q c } }$ ,说明反应向逆反应方向进行, ${ \mathrm { K } } { = } { \mathrm { Q c } }$ ,说明处于平衡状态;D.等效为起始加入 $2 . 0 \mathrm { m o l P C l } _ { 5 }$ ,与原平衡相比,压强增大,平衡向逆反应方向移动,平衡时的 $\mathrm { P C l } _ { 5 }$ 转化率较原平衡低,故平衡时 $\mathrm { P C l } _ { 3 }$ 的物质的量小于 0.4mol,则参加反应的$\mathrm { P C l } _ { 3 }$ 的物质的量大于 1.6mol。
【解答】解:A.由表中数据可知,50s 内 $\triangle _ { \textbf { n } } ( \mathrm { P C l _ { 3 } } ) ~ = 0 . 1 6 \mathrm { m o l } , ~ \mathrm { v } ~ ( \mathrm { P C l _ { 3 } } )$ $= \frac { \frac { 0 . 1 6 m o l } { 2 L } } { 5 0 s } { = } 0 . 0 0 1 6 \mathrm { m o l / \Omega \left( L ^ { \bullet } s \right) }$ ),故A 错误;
B.由表中数据可知,平衡时 $\mathrm { ~ n ~ } \left( \mathrm { P C l } _ { 3 } \right) = 0 . 2 \mathrm { m o l }$ ,保持其他条件不变,升高温度,平衡时, $\textbf { c } ( \mathrm { P C l } _ { 3 } ) ~ { = } 0 . 1 1 ~ \mathrm { m o l } / \mathrm { L }$ ,则 $\begin{array} { r l } { \mathrm { ~ n ~ } ^ { \prime } } & { { } ( \mathrm { P C l _ { 3 } } ) \ = 0 . 1 1 \ \mathrm { m o l / L } \times 2 \mathrm { L } = 0 . 2 2 \mathrm { m o l } > 0 . 2 \mathrm { m o l } } \end{array}$ ,说明升高温度平衡正向移动,正反应为吸热反应,即 $\Delta \mathrm { H } { > } \mathrm { O }$ ,故 B 错误;
C.250s 处于平衡状态,则:

$$ \mathrm { P C l } _ { 5 } \mathrm { ( } \mathbf { g ) } \mathrm { P C l } _ { 3 } \mathrm { ( } \mathbf { g ) } + \mathrm { C l } _ { 2 } \mathrm { ( } \mathbf { g ) } $$

开始(mol/L):0.5 0 0
变化(mol/L):0.1 0.1 0.1
平衡(mol/L):0.4 0.1 0.1

所以平衡常数 $\mathbf { k } = \frac { 0 . 1 { \times } 0 . 1 } { 0 . 4 } = 0 . 0 2 5$ o

起始时向容器中充入 1.0 mol PCl<sub>5</sub>、 $0 . 2 0 \mathrm { m o l P C l } _ { 3 }$ 和 $0 . 2 0 \mathrm { m o l C l } _ { 2 }$ ,起始时 $\mathrm { P C l } _ { 5 }$ 的浓度为0.5mol/L、 $\mathrm { P C l } _ { 3 }$ 的浓度为 0.1mol/L、 $\mathrm { C l } _ { 2 }$ 的浓度为 0.1mol/L,浓度商 $\mathrm { Q c } { = } \frac { 0 . 1 { \times } 0 . 1 } { 0 . 5 } { = } 0 . 0 2 <$ $\mathrm { K } { = } 0 . 2 5$ ,说明平衡向正反应方向移动,反应达平衡前v(正)>v(逆),故C正确;D.等效为起始加入 $2 . 0 \mathrm { m o l P C l } _ { 5 }$ ,与原平衡相比,压强增大,平衡向逆反应方向移动,平衡时的 $\mathrm { P C l } _ { 5 }$ 转化率较原平衡低,故平衡时 $\mathrm { P C l } _ { 3 }$ 的物质的量小于0.4mol,即相同温度下,起始时向容器中充入 $2 . 0 \ \mathrm { m o l } \ \mathrm { P C l } _ { 3 }$ 和 $2 . 0 ~ \mathrm { m o l } ~ \mathrm { C l } _ { 2 }$ ,达到平衡时, $\mathrm { P C l } _ { 3 }$ 的物质的量小于0.4mol,参加反应的 $\mathrm { P C l } _ { 3 }$ 的物质的量大于 1.6mol,故达到平衡时, $\mathrm { P C l } _ { 3 }$ 的转化率高于${ \frac { 1 . 6 m o l } { 2 m o l } } = 8 0 \%$ ,故D 错误,

故选:C。

【点评】本题考查化学平衡计算、平衡常数应用、平衡移动、等效平衡等,难度中等,注意 D中使用等效平衡思想分析,使问题简单化,也可以根据平衡常数计算,但比较麻烦。

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