紅磷 P (s)和 Cl2(g)發(fā)生反應(yīng)生成 PCl3(g)和 PCl5(g)。反應(yīng)過程和能量關(guān)系如圖所示(圖中的△H表示生成 l mol 產(chǎn)物的數(shù)據(jù))。根據(jù)上圖回答下列問題:
( l ) P 和 CI2反應(yīng)生成 PC13 的熱化學(xué)方程式是_________________
( 2 ) PC15 分解成 PC13 和 Cl2的熱化學(xué)方程式是_________________
上述分解反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)。溫度 Tl 時(shí),在密閉容器中加人 0.80 mol PC15 ,反應(yīng)達(dá)平衡時(shí) PC15 還剩 0.60 mol ,其分解率 al 等于_________;若反應(yīng)溫度由 Tl 升高到T2,平衡時(shí) PC15 的分解率為a2,a2______ al (填“大于”、“小于”或“等于”)
( 3 )工業(yè)上制備 PC15 通常分兩步進(jìn)行,先將 P 和 C12 反應(yīng)生成中間產(chǎn)物 PC13 ,然后降溫,再和 Cl2 反應(yīng)生成 PCl5 。原因是________________________________________
( 4 ) P 和 C12 分兩步反應(yīng)生成 1 mol PC15 的△H3==__________,一步反應(yīng)生成 1 mol PC15 的△H4____△H3(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(5)PC15 與足量水充分反應(yīng),最終生成兩種酸,其化學(xué)方程式是 :___________________。
【解析】此“瀑布式”能量圖說明紅磷和氯氣反應(yīng)為分步的放熱反應(yīng),相反PC15 分解成 PC13 和 Cl2是吸熱反應(yīng)即:
PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g);△H= +93 kJ/mol,反應(yīng)的PCl5是0.80-0.60=0.20 mol,轉(zhuǎn)化率為25%,升高溫度平衡正向移動(dòng),PC15 的分解率增大。工業(yè)上制備 PC15兩步反應(yīng)都是放熱反應(yīng),第二步反應(yīng)還為可逆反應(yīng),溫度太高不利于生成PCl5,所以分兩步中間降溫有利于提高產(chǎn)率,防止產(chǎn)物分解。根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)產(chǎn)生的能量與途徑無關(guān),所以分一步分兩步產(chǎn)生熱量相等,
△H3=△H1+△H2=-399 kJ/mol=△H4。PCl5水解得到兩種酸,根據(jù)化合價(jià)判斷為磷酸和鹽酸。
【答案】(1)2P(s) + 3Cl2(g)==2PCl3(g);△H =-612 kJ/mol (2)
PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g);△H= +93 kJ/mol 25% 大于 (3) 兩步反應(yīng)都是放熱反應(yīng),降溫有利于提高產(chǎn)率,防止產(chǎn)物分解 (4) -399 kJ/mol 等于
(5)PCl5 + 4H2O==H3PO4 + 5HCl
(08重慶理綜·13)化學(xué)反應(yīng)N2+3H2=2NH3的能量變化如圖所示,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是( )。
A.N2(g)+3H2(g)=2NH3(1);
△H=2(a-b-c)kJ·mol-1
B. N2(g)+3H2(g)=2NH3(g); △H=2(b-a) kJ·mol-1
C.N2(g)+H2(g)=NH3(1); △H=(h+c-a) kJ·mol-1
D. N2(g)+H2(g)=NH3(g); △H=(a+b) kJ·mol-1
【解析】理解a、b、c的含義以及符號(hào)。a為氮?dú)夂蜌錃夥纸鉃榈雍蜌湓游盏哪芰,b為氨分子分解為氮原子和氫原子吸收的熱量,c為液態(tài)氨轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氨吸收的熱量。氮?dú)鈿錃夂铣砂睔獾姆磻?yīng)熱包括氮?dú)鈿錃夥纸鉃榈游盏臒崃颗c氮原子氫原子合成氨氣放出熱量的相對(duì)大小,如果生成氣態(tài)氨,△H=-2(b-a)kJ/mol=2(a-b)kJ/mol,如果生成液態(tài)氨△H=-2(b+c-a)kJ/mol=2(a-b-c)kJ/mol。選A。
【點(diǎn)評(píng)】?jī)煞N圖像,兩種視角,形式有別,實(shí)質(zhì)相同。能量變化是化學(xué)變化的另一條線索,關(guān)注其考查方式,才能更好的理解并靈活運(yùn)用能量圖像解題,突破難點(diǎn),形成思路方法。
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