Question

3．磷在氧氣中燃燒，可能生成兩種固態氧化物P₂O₃和P₂O₅，P₂O₅在通常狀態下穩定．已知3.1g的單質磷（P）在3.2g氧氣中燃燒，至反應物耗盡，放出X kJ熱量．
（1）寫出兩種磷的氧化物對應的質量（g）為P₂O₃、P₂O₅、2.75g、3.55g．
（2）已知單質磷的燃燒熱為Y kJ/mol，寫出1mol P與O₂反應生成固態P₂O₃的熱化學方程式P（s）+$\frac{3}{4}$O₂（g）=$\frac{1}{2}$P₂O₃（s）△H=-（20X-Y）KJ/mol．

Answer 1

分析 （1）根據n=$\frac{m}{M}$計算磷與氧氣的物質的量，進而確定P原子與O原子的比例關系，據此確定燃燒產物的化學式，若為單一物質，根據質量守恒，該物質的質量等于磷與氧氣質量之和，若為混合物，為P₂O₃、P₂O₅，令物質的量分別為xmol、ymol，利用P原子、O原子守恒列方程計算x、y的值，再根據m=nM計算各自質量；
（2）先寫出磷的燃燒熱化學反應方程式和.1g的單質磷（P）在3.2g的氧氣中燃燒的熱化學反應方程式，將方程式進行整理得出磷燃燒生成三氧化二磷的熱化學反應方程式，其焓變相應改變．

解答 解：（1）3.1g的單質磷（P）的物質的量為$\frac{3.1g}{31g/mol}$=0.1mol，3.2g的氧氣的物質的量為$\frac{3.2g}{32g/mol}$=0.1mol，故P原子與O原子的數目之比為0.1mol：0.1mol×2=1：2，2：5＜1：2＜2：3，故反應產物為P₂O₃、P₂O₅，令物質的量分別為xmol、ymol，則：
2x+2y=0.1      ①
3x+5y=0.1×2   ②
解①②得：x=0.025mol，y=0.025mol
故P₂O₃的質量為0.025mol×110g/mol=2.75g，
P₂O₅的質量為0.025mol×142g/mol=3.55g，
故答案為：P₂O₃、P₂O₅；2.75g、3.55g；
（2）單質磷的燃燒熱為YkJ/mol，即1mol磷完全燃燒生成固態P₂O₅放出的熱量為YkJ，反應中生成0.025molP₂O₅，需要磷0.05mol，故0.05mol磷燃燒生成生成固態P₂O₅放出的熱量為0.05YkJ，反應中生成0.025molP₂O₃，需要磷0.05mol，故
所以0.05mol磷燃燒生成生成固態P₂O₃放出的熱量為XkJ-0.05YkJ=（X-0.05Y）kJ，所以1molP與O₂反應生成固態P₂O₃放出的熱量為（X-0.05Y）kJ×$\frac{1mol}{0.05mol}$
=（20X-Y）kJ，故1mol P與O₂反應生成固態P₂O₃的反應熱△H=-（20X-Y）kJ/mol，熱化學方程式為P（s）+$\frac{3}{4}$O₂（g）=$\frac{1}{2}$P₂O₃（s）△H=-（20X-Y）KJ/mol．
故答案為P（s）+$\frac{3}{4}$O₂（g）=$\frac{1}{2}$P₂O₃（s）△H=-（20X-Y）KJ/mol．

點評 本題考查了磷燃燒產物的判斷及熱化學方程式的書寫，側重于考查學生的分析、計算能力，難度不大，運用蓋斯定律進行簡單計算是高考的熱點．