Question

4．（1）捕碳技術(shù)（主要指捕獲CO₂）在降低溫室氣體排放中具有重要的作用．目前NH₃和（NH₄）₂CO₃已經(jīng)被用作工業(yè)捕碳劑，它們與CO₂可發(fā)生如下可逆反應(yīng)．

反應(yīng)Ⅰ：2NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?（NH₄）₂CO₃（aq）△H₁
反應(yīng)Ⅱ：NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?NH₄HCO₃（aq）△H₂
反應(yīng)Ⅲ：（NH₄）₂CO₃（aq）+H₂O（l）+CO₂（g）?2NH₄HCO₃（aq）△H₃
則△H₃與△H₁、△H₂之間的關(guān)系是：△H₃=2△H₂-△H₁．
（2）白磷與氧氣反應(yīng)生成P₄O₁₀固體．下表所示是部分化學(xué)鍵的鍵能參數(shù)：

化學(xué)鍵	P-P	P-O	P═O	O═O
鍵能/kJ•mol-1	a	b	c	d

根據(jù)圖1的分子結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)通過計(jì)算寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為P₄（s）+5O₂（g）═P₄O₁₀（s）△H=-（4c+12b-6a-5d）kJ•mol^-1．
（3）三聚磷酸可視為三個(gè)磷酸分子（磷酸結(jié)構(gòu)式如圖2）之間脫去兩個(gè)水分子產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)式為，三聚磷酸鈉（俗稱“五鈉”）是常用的水處理劑，其化學(xué)式為Na₅P₃O₁₀．
（4）已知298K時(shí)白磷不完全燃燒的熱化學(xué)方程式為：P₄（s，白磷）+3O₂（g）═P₄O₆（s）△H=-1 638kJ•mol^-1．
在某密閉容器中加入62g白磷和50.4L氧氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況），控制條件使之恰好完全反應(yīng)．則所得到的P₄O₁₀與P₄O₆的物質(zhì)的量之比為3：1．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律可知，將②×2-①即可得目標(biāo)反應(yīng)③；
（2）白磷與氧氣反應(yīng)生成P₄O₁₀固體的化學(xué)方程式為：P₄（s）+5O₂（g）═P₄O₁₀（s），根據(jù)白磷和P₄O₁₀的空間結(jié)構(gòu)可知，此反應(yīng)斷開6molP-P鍵、5molO=O鍵，形成4molP=O鍵和12molP-O鍵，據(jù)此分析；
（3）三聚磷酸可視為三個(gè)磷酸分子之間脫去兩個(gè)水分子產(chǎn)物，則分子中含3個(gè)P，4個(gè)-OH；三聚磷酸中羥基的氫原子被鈉離子取代生成三聚磷酸鈉；
（4）設(shè)P₄O₁₀物質(zhì)的量為x，P₄O₆物質(zhì)的量為y，結(jié)合原子守恒計(jì)算得到．

解答 解：（1）已知反應(yīng)反應(yīng)Ⅰ：2NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?（NH₄）₂CO₃（aq）△H₁
反應(yīng)Ⅱ：NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?NH₄HCO₃（aq）△H₂，根據(jù)蓋斯定律可知，將II×2-I即可得目標(biāo)反應(yīng)III，故可得：反應(yīng)Ⅲ：（NH₄）₂CO₃（aq）+H₂O（l）+CO₂（g）?2NH₄HCO₃（aq）△H₃=2△H₂-△H₁，故答案為：2△H₂-△H₁；
（2）白磷與氧氣反應(yīng)生成P₄O₁₀固體的化學(xué)方程式為：P₄（s）+5O₂（g）═P₄O₁₀（s），根據(jù)白磷和P₄O₁₀的空間結(jié)構(gòu)可知，此反應(yīng)斷開6molP-P鍵、5molO=O鍵，形成4molP=O鍵和12molP-O鍵，故有：P₄（s）+5O₂（g）═P₄O₁₀（s）
                                               吸收：（6aKJ+5dKJ）       放出：（4c+12b）KJ
故有：△H=（6a+5d-4c-12b）KJ/mol=-（ 4c+12b-6a-5d ） kJ•mol^-1，故答案為：P₄（s）+5O₂（g）═P₄O₁₀（s）△H=-（ 4c+12b-6a-5d ） kJ•mol^-1；
（3）三聚磷酸可視為三個(gè)磷酸分子之間脫去兩個(gè)水分子產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)式為；三聚磷酸中羥基的氫原子被鈉離子取代生成三聚磷酸鈉，三聚磷酸鈉的化學(xué)式為：Na₅P₃O₁₀，故答案為：；Na₅P₃O₁₀；
（4）在某密閉容器中加入62g白磷和50.4L氧氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況），白磷中磷原子物質(zhì)的量=$\frac{62g}{31g/mol}$=2mol原子，氧氣物質(zhì)的量=$\frac{50.4L}{22.4L/mol}$=2.25mol，含有4.5mol氧原子；依據(jù)原子守恒列式計(jì)算：設(shè)P₄O₁₀物質(zhì)的量為x，P₄O₆物質(zhì)的量為y
4x+4y=2
5x+3y=2.25
計(jì)算出x=0.375mol，
y=0.125mol
最后生成0.375molP₄O₁₀，0.125molP₄O₆mol，故物質(zhì)的量之比為3：1；
故答案為：3：1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析，熱化學(xué)方程式書寫和蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，原子守恒和化學(xué)方程式的計(jì)算方法應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．