(10分)在一定温度时向一个容积不变的容器中加入3 mol PCl3和4 mol Cl2使之反应PCl3(g)+ Cl2(g)PCl5(g) 反应达到平衡时容器

题型：不详难度：来源：

(10分)在一定温度时向一个容积不变的容器中加入3 mol PCl₃和4 mol Cl₂使之反应
PCl_3(g)+ Cl_2(g)PCl_5(g) 反应达到平衡时容器的压强为开始时的6/7，则此时。
（1）容器的密度为开始时______倍；气体的平均相对分子质量为开始时______倍。
（2）保持恒温，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1/6，则a、b、c（分别用含a、b和b、c的两个代数式表示）的关系为              、                 。欲使反应向逆方向进行，a的取值范围                       ；c的取值范围                           。

答案

（10分）（1）1（2分）、7/6 （2分）（2）a+ c=3（1分）   b+ c=4（1分）、
0≤a＜2（2分）、1＜c≤3（2分）

解析

试题分析：（1）密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，所以密度是不变的。混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，质量不变，但物质的量是变化的。由于温度和容器容积不变，所以根据平衡时容器的压强为开始时的6/7，则此时气体的物质的量也是反应前的6/7，所以气体的平均相对分子质量为开始时7/6倍。
（2）                PCl_3(g)+ Cl_2(g)PCl_5(g)
起始量（mol）        3     4         0
转化量（mol）        x      x         x
平衡量（mol）      3－x   4－x        x
所以有（3－x＋4－x＋x）/7=6/7
解得x＝1
所以平衡时PCl₅的体积分数1/6。由于反应前后容器容积和温度是不变的，因此要使平衡时PCl₅的体积分数1/6，则根据等效平衡的原理可知，等效转化后，对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同，所以a＋c=3、b＋c=4。由于平衡时三氯化磷的物质的量是2mol、五氯化磷的物质的量是1mol，所以欲使反应向逆方向进行，则a的取值范围是0≤a＜2、1＜c≤3。
点评：所谓等效平衡是指外界条件相同时，同一可逆反应只要起始浓度相当，无论经过何种途径，都可以达到相同的平衡状态。等效平衡的判断及处理一般步骤是：进行等效转化——边倒法，即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量，与题干所给起始投料情况比较。等效平衡一般有三种类型：I类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即△n≠0的体系）：等效转化后，对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。II类：恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说（即△n＝0的体系）：等效转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。III类：恒温恒压下对于气体体系等效转化后，要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。解答该类型试题的关键是分清类别，用相应的方法求解即可。