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（g）?PCl₅（g），平衡时容器内压强为开始时的

6

7

．
计算并回答：
（1）平衡时，容器内气体密度是开始时的

1

倍，气体平均相对分子质量是开始时的

7

6

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

1

6

，则a，b，c满足的关系为

a+c=3

，

b+c=4

．
欲使开始时反应向逆方向进行，则a的取值范围为

0≤a＜2

，b的取值范围为

1≤b＜2

，c的取值范围为

1＜c≤3

．

Answer 1

分析：（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

，由此求出物质的量和气体平均相对分子质量；
（2）利用三段式求出平衡时各物质的量，PCl₅的体积分数可知两次平衡是等效平衡，再根据等效平衡原理分析．

解答：解：（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）×

6

7

=6mol，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），
起始的量：3mol     4mol    
反应的量：x        x            x
平衡的量：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．

点评：本题考查了等效平衡原理，难度较大，注意相同温度下两次平衡时体积分数相同即是等效平衡．