Question

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(s，白磷)＋5O₂(g)===P₄O₁₀(s)  ΔH₁＝－2 983.2 kJ·mol^－1
P(s，紅磷)＋O₂(g)===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298 K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＝－1638 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       。
(3)已知白磷和PCl₃的分子結構如圖，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(s，白磷)＋6Cl₂(g)===4PCl₃(s)的反應熱ΔH＝       。

Answer 1

(1)P₄(s，白磷)===4P(s，紅磷)  ΔH＝－29.2 kJ·mol^－1
(2)3∶1 1323.45 kJ(3)－1326 kJ·mol^－1

(1)根據蓋斯定律，由第一個反應－第二個反應×4，可得：P₄(s，白磷)===4P(s，紅磷) ΔH＝－2983.2 kJ·mol^－1－(－738.5 kJ·mol^－1)×4＝－29.2 kJ·mol^－1。
(2)n(白磷)＝＝0.5 mol，n(O₂)＝＝2.25 mol，設得到的P₄O₁₀與P₄O₆的物質的量分別為x mol、y mol。則
x＋y＝0.5，5x＋3y＝2.25，
解得x＝0.375 mol，y＝0.125。
反應過程中放出的熱量為：2983.2 kJ·mol^－1×0.375 kJ·mol^－1＋1638 kJ·mol^－1×0.125 mol＝1323.45 kJ。
(3)根據圖示，1分子P₄、PCl₃中分別含有6個P—P鍵、3個P—Cl鍵，反應熱為斷裂6 mol P—P鍵、6 mol Cl—Cl鍵吸收的能量和形成12 mol P—Cl鍵放出的能量之差，即ΔH＝(6×198  kJ·mol^－1＋6×243 kJ·mol^－1)－12×331 kJ·mol^－1＝－1326 kJ·mol^－1。