Question

【題目】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

【答案】(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

【解析】(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。