Question

【題目】化合物PH4I是一種白色晶體，受熱不穩(wěn)定，易分解產(chǎn)生PH3。PH3是無色劇毒氣體， 廣泛用于半導體器件和集成電路生產(chǎn)的外延、離子注入和摻雜。

(1)在2L真空密閉容器中加入一定量PH4I固體，T1℃ 時發(fā)生如下反應： PH4I(s) PH3(g) + HI(g)

①下列可以作為反應達到平衡的判據(jù)是_____。

A．容器內氣體的壓強不變

B．容器內 HI 的氣體體積分數(shù)不變

C．容器內 PH4I 質量不變

D．容器內氣體的密度不變

E．容器內氣體的平均相對分子質量不變

②t1時刻反應達到平衡后，在t2時刻維持溫度不變瞬間縮小容器體積至1L，t3時刻反應重新達到 平衡。在下圖中畫出t2～t4 時段的υ正、υ逆隨時間變化圖______。

(2)PH4I固體分解產(chǎn)生的PH3和HI均不穩(wěn)定，在一定溫度下也開始分解。在2L真空密閉容器中加 入一定量PH4I固體，已知在T2℃ 時存在如下反應：

Ⅰ PH4I(s) PH3(g) + HI(g) ΔH1

Ⅱ 4 PH3(g) P4(g) + 6 H2(g) ΔH2

Ⅲ 2 HI(g) H2 (g) + I2(g) ΔH3

①已知：298K，101kPa，H-P鍵、P-P鍵、H-H鍵的鍵能分別為322 kJ·mol-1、200 kJ·mol-1、436 kJ·mol-1試計算ΔH2 =______________。

②各反應均達平衡時，測得體系中 n(PH3)=a mol ，n(P4)=b mol ，n(H2)=c mol ，則 T2℃時 反應I的平衡常數(shù)K值為___________________。(用a、b、c表示)

③維持溫度不變，縮小體積增大壓強，達到新的平衡后，發(fā)現(xiàn)其它各成分的物質的量均發(fā)生變化，而n(I2)基本不變，試解釋可能原因_____。

Answer 1

【答案】ACD +48kJ·mol-1 增大壓強的瞬間各氣體濃度均增大，反應I平衡逆向移動使c(HI)減小，反應II平衡逆向移動使c(H2)減小，對于反應III兩者作用相當，反應III平衡不移動，n(I2)基本不變(只答反應III平衡不移動不得分)

【解析】

結合條件是否為變量判斷能否作為達到平衡的標志，根據(jù)外因對平衡移動的影響作圖，根據(jù)ΔH=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能計算ΔH2，利用三段式計算平衡常數(shù)。

(1)①A．反應前沒有氣體，反應后生成氣體，反應中容器內氣體壓強一直改變，當容器內氣體壓強不再改變時，可以說明反應達到平衡狀態(tài)，A符合；

B．根據(jù)反應式可知，容器內HI的氣體體積分數(shù)始終不變，容器內HI的氣體體積分數(shù)不變不能作為反應達到平衡的標志，B不符合；

C．容器內PH4I的質量不再改變時，可以說明反應達到平衡狀態(tài)，C符合；

D．容器體積始終不變，氣體總質量發(fā)生改變，則容器內氣體的密度不再改變時，可以說明反應達到平衡，D符合；

E．容器內氣體的平均相對分子質量始終不變，容器內氣體的平均相對分子質量不變不能作為反應達到平衡的標志，E不符合；

故答案選ACD；

②t1時刻反應達到平衡后，在t2時刻維持溫度不變瞬間縮小容器體積至1L，則平衡逆向移動，υ逆>υ正，但由于PH4I為固體，增大壓強，正反應速率不變，t3時刻反應重新達到平衡，υ正=υ逆，因此t2～t4時段的υ正、υ逆隨時間變化圖為：；

(2)①根據(jù)ΔH=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能，ΔH2=(4×3×322 kJ·mol-1)-[(6×200 kJ·mol-1)+(6×436 kJ·mol-1)]=+48kJ·mol-1；

②各反應均達平衡時，測得體系中n(PH3)=a mol，n(P4)=b mol，n(H2)=c mol，根據(jù)白磷為bmol，結合反應Ⅱ計算可知，消耗的PH3為4bmol和生成的H2為6bmol，因為最終PH3為amol，說明反應Ⅰ生成的PH3和HI都為(a+4b)mol，最終氫氣為cmol，則反應Ⅲ生成H2為(c-6b)mol，反應Ⅲ消耗HI為(2c-12b)mol，則平衡時HI為(a+4b-2c+12b)=(a+16b-2c)mol，T2℃時，對于反應Ⅰ的平衡常數(shù)為；

③由于增大壓強的瞬間各氣體濃度均增大，而反應I平衡逆向移動使得c(HI)減小，反應II平衡逆向移動使c(H2)減小，對于反應III兩者作用相當，反應III平衡不移動，因此n(I2)基本不變。