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＝－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________。

（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（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　1 323.45 kJ

（3）－1 326 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＝－2 983.2 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2 983.2 kJ·mol－1×0.375 kJ·mol－1＋1 638 kJ·mol－1×0.125 mol＝1 323.45 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＝－1 326 kJ·mol－1。