Question

在一定温度下，向一个容积不变（1L）的密闭容器中，加入3mol PCl3和4mol Cl2使之发生反应PCl3（g）+Cl2（

在一定温度下，向一个容积不变（1L）的密闭容器中，加入3mol PCl3和4mol Cl2使之发生反应PCl3（g）+Cl2（g）?PCl5（g），平衡时容器内压强为开始时的67．计算并回答：（1）平衡时，容器内气体密度是开始时的______倍，气体平均相对分子质量是开始时的7676倍．（2）保持同一反应温度，若将起始物改为a mol PCl3，b mol Cl2，c mol PCl5．欲使平衡时PCl5的体积分数为16，则a，b，c满足的关系为______，______．欲使开始时反应向逆方向进行，则a的取值范围为______，b的取值范围为______，c的取值范围为______（3）保持同一反应温度，若将起始物改为3mol PCl3，3mol Cl2，达到平衡时PCl3的转化率为______（百分数表示，保留一位小数；已知：108≈10.4）

Answer 1

（1）容积不变，气体体积不变，反应前后质量守恒，所以密度不变；平衡时容器内压强为开始时的

6

7

，则平衡时物质的量为开始的时的

6

7

，所以平衡时气体物质的量为（3+4）mol×

6

7

=6mol，根据M=

m

n

可知气体平均相对分子质量之比等于气体物质的量之比的倒数，则气体平均相对分子质量是开始时的

7

6

倍，
故答案为：1；

7

6

；
（2）设参加反应的PCl₃为xmol
           PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g），
起始（mol）：3         4         0
变化（mol）：x        x         x
平衡（mol）：3-x      4-x        x
则平衡时容器内压强为开始时的

6

7

，平衡时物质的量为开始的时的

6

7

，所以

3?x+4?x+x

7

=

6

7

，所以x=1mol，平衡时PCl₅的体积分数为

1

6

；
保持同一反应温度，若将起始物改为a mol PCl₃，b mol Cl₂，c mol PCl₅．欲使平衡时PCl₅的体积分数为

1

6

，则该平衡状态与原平衡状态是等效平衡；所以只要加入的反应物的量与原来相同即可，即加入3mol PCl₃和4mol Cl₂，因此把a mol PCl₃，b mol Cl₂，c mol PCl₅转化为PCl₃和Cl₂的量分别为：（a+c）mol，（b+c）mol，所以当加入PCl₃和Cl₂为：a+c=3，b+c=4时与原平衡等效；
欲使开始时反应向逆方向进行，则a和b的值小于平衡时的值即可，平衡时a=2，b=3，c=1；采用一边倒的方法，假设反应物全部转化为生成物则a=0时b=1，c=3，所以0≤a＜2，1≤b＜2，1＜c≤3，
故答案为：a+c=3；b+c=4；0≤a＜2；1≤b＜2；1＜c≤3；
（3）容器的体积为1L，由（2）计算可知，平衡时PCl₃的浓度为2mol/L，氯气的浓度为3mol/L，PCl₅的浓度为1mol/L，故该温度下平衡常数k=

1

2×3

=

1

6

，
令平衡时参加反应的PCl₃的物质的量为ymol，则：
          PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g），
起始（mol）：3         3         0
变化（mol）：y         y         y
平衡（mol）：3-y      3-y        y
故

y

(3?y)×(3?y)

=

1

6

，解得y=0.8，
故平衡时PCl₃的转化率为

0.8mol

3mol

×100%=26.7%，
故答案为：26.7%．