Question

【題目】Ⅰ．金剛石和石墨均為碳的同素異形體，它們燃燒時，若氧氣不足生成一氧化碳，若充分燃燒生成二氧化碳，反應中放出的熱量如圖所示。

(1)等質量的金剛石和石墨完全燃燒，____________(填“金剛石”或“石墨”)放出的熱量更多，寫出表示石墨燃燒熱的熱化學方程式：_______________________。注意：石墨用“C(石墨，s)”表示。

(2)在通常狀況下，____________(填“金剛石”或“石墨”)更穩定。

(3)6 g石墨在一定量空氣中燃燒，生成氣體18 g，該過程中放出的熱量為______________kJ。

Ⅱ．白磷、紅磷是磷的兩種同素異形體，在空氣中燃燒得到磷的氧化物，空氣不足時生成P4O6，空氣充足時生成P4O10。

(1)已知298 K時白磷、紅磷完全燃燒的熱化學方程式分別為：

P4(白磷，s)＋5O2(g)=P4O10(s) ΔH1＝－2 983.2 kJ·mol－1

4P(紅磷，s)＋5O2(g)= 4 P4O10(s) ΔH2＝－2954 kJ·mol－1

則該溫度下白磷轉化為紅磷的熱化學方程式：4P(紅磷，s) ==P4(白磷，s)ΔH＝____________

(2)已知298 K時白磷不完全燃燒的熱化學方程式為：P4(白磷，s)＋3O2(g)=P4O6(s) ΔH＝－1 638 kJ·mol－1。在某密閉容器中加入62 g白磷和50.4 L氧氣(標準狀況)，控制條件使之恰好完全反應。則所得到的P4O10與P4O6的物質的量之比為_________________，反應過程中放出的熱量為___________kJ。

(3)已知白磷和PCl3的分子結構如圖所示，現提供以下化學鍵的鍵能(kJ·mol－1)：

P—P：198，Cl—Cl ：243，P—Cl：331。

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

Answer 1

【答案】

Ⅰ、(1)金剛石；C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1

(2)石墨(3)126

Ⅱ、(1)＋29.2 kJ·mol－1

(2)3∶1；1 323.45

(3)－1 326 kJ·mol－1

【解析】

試題分析：Ⅰ、(1)圖象分析可知，金剛石能量高于石墨，等量金剛石和石墨完全燃燒生成二氧化碳時金剛石放熱多，石墨燃燒生成二氧化碳放熱110.5KJ+283.0KJ=393.5KJ；反應的熱化學方程式為：C(石墨，s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5 kJmol-1 ；故答案為：金剛石；C(石墨，s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5 kJmol-1 ；

(2)圖象分析金剛石能量高于石墨，能量越低越穩定，所以說明石墨穩定，故答案為：石墨；

(3)6g石墨物質的量為1mol，在一定量空氣中燃燒，依據元素守恒，若生成二氧化碳質量為22g，若生成一氧化碳質量為14g，生成氣體18g，14g＜18g＜22g，判斷生成的氣體為一氧化碳和二氧化碳氣體，設一氧化碳物質的量為x，二氧化碳物質的量為(1-x)mol，28x+44(1-x)=18g，x=0.25mol，二氧化碳物質的量為0.25mol；依據圖象分析，C(石墨，s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5 kJmol-1 ；C(石墨，s)+O2(g)═CO(g) △H=-110.5 kJmol-1

生成二氧化碳和一氧化碳混合氣體放出熱量=393.5 kJmol-1 ×0.25mol+110.5 kJmol-1 ×0.25mol=126KJ；6g石墨在一定量空氣中燃燒，生成氣體18g，該過程放出的熱量為126.0kJ；故答案為：126.0 kJ；

Ⅱ、(1)P4(s，白磷)+5O2(g)=P4O10(s)△H1=-2983.2kJ/mol…①，P(s，紅磷)+O2(g)=P4O10(s) △H2=-738.5kJ/mol，…②，根據蓋斯定律：①-②×4可得：P4(s，白磷)=4P(s，紅磷) △H=(-2983.2kJ/mol)-(-738.5kJ)×4=-29.2kJ/mol；則4P(s，紅磷)=P4(s，白磷)△H=+29.2kJ/mol；故答案為： +29.2kJ/mol；

(2)在某密閉容器中加入62g白磷和50.4L氧氣(標準狀況)，白磷中磷原子物質的量==2mol原子，氧氣物質的量==2.25mol，含有4.5mol氧原子；依據原子守恒列式計算：設P4O10物質的量為x，P4O6物質的量為y，4x+4y=2，5x+3y=2.25，計算出x=0.375mol，y=0.125mol，最后生成0.375molP4O10，0.125molP4O6mol，故物質的量之比為3：1；P4(白磷，s)+3O2(g)═P4O6(s)△H=-1 638kJmol-1；P4(白磷，s)+5O2(g)═P4O10(s)△H1=-2 983.2kJmol-1；放出的熱量=0.375mol×(-2983.2KJ/mol)+0.12 mol×(-1638KJ/mol)=1323.45KJ；故答案為：3：1；1323.45KJ；

(3)已知白磷和PCl3的分子結構如圖所示，現提供以下化學鍵的鍵能(kJmol-1)：P-P 198，Cl-Cl 243，P-Cl 331．則反應P4(白磷，s)+6Cl2(g)═4PCl3(s)的反應熱△H=198KJ/mol×6+6×243KJ/mol-4×3×331KJ/mol=-1326KJ/mol；故答案為：-1326KJ/mol。