题目
设在某一温度下,有一定量的 PCl5(g) 在 100 kPa 压力下的体积为 1 dm3,在该条件下 PCl5(g) 的解离度 α=0.5。用计算说明在下列几种情况下,PCl5(g) 的解离度是增大还是减小。使气体的总压降低,直到体积增加到 2 dm3。通入 N2(g),使体积增加到 2 dm3,而压力仍为 100 kPa。通入 N2(g),使压力增加到 200 kPa,而体积仍维持为 1 dm3。通入 Cl2(g),使压力增加到 200 kPa,而体积仍维持为 1 dm3。
设在某一温度下,有一定量的 在 压力下的体积为 ,在该条件下 的解离度 。用计算说明在下列几种情况下, 的解离度是增大还是减小。
使气体的总压降低,直到体积增加到 。
通入 ,使体积增加到 ,而压力仍为 。
通入 ,使压力增加到 ,而体积仍维持为 。
通入 ,使压力增加到 ,而体积仍维持为 。
题目解答
答案
- (1)
增加
- (2)
增加
- (3)
不改变
- (4)
减小
解析
步骤 1:理解解离度和平衡常数
PCl5(g) 的解离反应为:PCl5(g) ⇌ PCl3(g) + Cl2(g)。解离度 α 定义为解离的 PCl5(g) 的摩尔数与初始 PCl5(g) 的摩尔数之比。平衡常数 Kp 与解离度 α 有关,且 Kp = (PCl3)(Cl2) / (PCl5)。
步骤 2:计算初始条件下的平衡常数
在初始条件下,PCl5(g) 的解离度 α=0.5,即 PCl5(g) 解离了一半。设初始 PCl5(g) 的摩尔数为 n,则解离后 PCl5(g) 的摩尔数为 0.5n,PCl3(g) 和 Cl2(g) 的摩尔数均为 0.5n。由于总压为 100 kPa,且体积为 1 dm3,所以 PCl5(g)、PCl3(g) 和 Cl2(g) 的分压均为 50 kPa。因此,Kp = (50 kPa)(50 kPa) / (50 kPa) = 50 kPa。
步骤 3:分析不同条件下的解离度变化
(1) 使气体的总压降低,直到体积增加到 2 dm3。此时,总压降低,PCl5(g) 的解离度会增大,因为解离反应是体积增大的反应,降低总压有利于解离反应正向进行。
(2) 通入 N2(g),使体积增加到 2 dm3,而压力仍为 100 kPa。此时,虽然总压不变,但 PCl5(g) 的分压降低,PCl5(g) 的解离度会增大,因为解离反应是体积增大的反应,降低 PCl5(g) 的分压有利于解离反应正向进行。
(3) 通入 N2(g),使压力增加到 200 kPa,而体积仍维持为 1 dm3。此时,虽然总压增加,但 PCl5(g) 的分压不变,PCl5(g) 的解离度不会改变,因为解离反应是体积增大的反应,增加总压不利于解离反应正向进行,但增加的 N2(g) 不参与反应,所以 PCl5(g) 的分压不变。
(4) 通入 Cl2(g),使压力增加到 200 kPa,而体积仍维持为 1 dm3。此时,虽然总压增加,但 PCl5(g) 的分压不变,PCl5(g) 的解离度会减小,因为解离反应是体积增大的反应,增加总压不利于解离反应正向进行,且增加的 Cl2(g) 会抑制解离反应正向进行。
PCl5(g) 的解离反应为:PCl5(g) ⇌ PCl3(g) + Cl2(g)。解离度 α 定义为解离的 PCl5(g) 的摩尔数与初始 PCl5(g) 的摩尔数之比。平衡常数 Kp 与解离度 α 有关,且 Kp = (PCl3)(Cl2) / (PCl5)。
步骤 2:计算初始条件下的平衡常数
在初始条件下,PCl5(g) 的解离度 α=0.5,即 PCl5(g) 解离了一半。设初始 PCl5(g) 的摩尔数为 n,则解离后 PCl5(g) 的摩尔数为 0.5n,PCl3(g) 和 Cl2(g) 的摩尔数均为 0.5n。由于总压为 100 kPa,且体积为 1 dm3,所以 PCl5(g)、PCl3(g) 和 Cl2(g) 的分压均为 50 kPa。因此,Kp = (50 kPa)(50 kPa) / (50 kPa) = 50 kPa。
步骤 3:分析不同条件下的解离度变化
(1) 使气体的总压降低,直到体积增加到 2 dm3。此时,总压降低,PCl5(g) 的解离度会增大,因为解离反应是体积增大的反应,降低总压有利于解离反应正向进行。
(2) 通入 N2(g),使体积增加到 2 dm3,而压力仍为 100 kPa。此时,虽然总压不变,但 PCl5(g) 的分压降低,PCl5(g) 的解离度会增大,因为解离反应是体积增大的反应,降低 PCl5(g) 的分压有利于解离反应正向进行。
(3) 通入 N2(g),使压力增加到 200 kPa,而体积仍维持为 1 dm3。此时,虽然总压增加,但 PCl5(g) 的分压不变,PCl5(g) 的解离度不会改变,因为解离反应是体积增大的反应,增加总压不利于解离反应正向进行,但增加的 N2(g) 不参与反应,所以 PCl5(g) 的分压不变。
(4) 通入 Cl2(g),使压力增加到 200 kPa,而体积仍维持为 1 dm3。此时,虽然总压增加,但 PCl5(g) 的分压不变,PCl5(g) 的解离度会减小,因为解离反应是体积增大的反应,增加总压不利于解离反应正向进行,且增加的 Cl2(g) 会抑制解离反应正向进行。