Question

（本題共10分）白磷、紅磷是磷的兩種同素異構體，在空氣中燃燒得到磷的氧化物，空氣不足時生成P₄O₆，空氣充足是生成P₄O₁₀。

（1）已知298K時白磷、紅磷完全燃燒的熱化學方程式分別為：

P₄(s,白磷)+5O₂(g)=P₄O₁₀(s) ΔH₁= -2983.2 kJ•mol^-1,

P(s，紅磷)+ 5/4O₂(g)=1/4 P₄O₁₀(s) ΔH₂= -738.5 kJ•mol^-1

則該溫度下白磷轉化為紅磷的熱化學方程式為                                  。

（2）已知298K時白磷不完全燃燒的熱化學方程式為P₄(s,白磷)+3O₂(g)=P₄O₆(s) ΔH= -1638kJ•mol^-1。在某密閉容器中加入62g白磷和50.4L氧氣（標準狀況下），控制條件使之恰好完全反應。則所得到的P₄O₁₀和P₄O₆的物質的量之比為                ，反應過程中放出的熱量為為                。

（3）已知白磷和PCl₃的分子結構如圖所示，現提供以下的化學鍵的鍵能（KJ／mol）:P-P 198，Cl-Cl 243，P-Cl 331。

則反應P₄(s,白磷)+6Cl₂(g)=4PCl₃(s)的反應熱ΔH =                    。

 

Answer 1

【答案】

（本題共10分）P₄(s,白磷) = 4P(s，紅磷)  ΔH= －29.2 kJ•mol^-1（2分）

（2）3:1 （3分）  ；1323.45 kJ （2分） （3）-1326kJ•mol^-1（3分）

【解析】（1）根據蓋斯定律可知，①－②×4即得到P₄(s,白磷) = 4P(s，紅磷) ，所以ΔH=－2983.2 kJ•mol^-1＋738.5 kJ•mol^-1×4＝－29.2 kJ•mol^-1。

（2）設所得到的P₄O₁₀和P₄O₆的物質的量分別是x和y。50.4L氧氣（標準狀況下）是2.25mol，62g白磷是0.5mol，則x＋y＝0.5mol、3y＋5x＝2.25，解得x＝0.375mol，y＝0.125mol，所以二者的物質的量之比是3︰1；最終放出的熱量是2983.2 kJ•mol^-1×0.375mol＋1638kJ•mol^-1×0.125mol＝1323.45kJ。

（3）反應熱就是斷鍵吸收的能量和形成化學鍵所放出的能量的差值，所以該反應的反應熱是198kJ/mol×6＋6×243kJ/mol－4×3×331kJ/mol＝－1326kJ/mol。