Question

4．（1）捕碳技術（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已經被用作工業(yè)捕碳劑，它們與CO₂可發(fā)生如下可逆反應．

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

化學鍵	P-P	P-O	P═O	O═O
鍵能/kJ•mol-1	a	b	c	d

根據圖1的分子結構和有關數據通過計算寫出該反應的熱化學方程式為P₄（s）+5O₂（g）═P₄O₁₀（s）△H=-（4c+12b-6a-5d）kJ•mol^-1．
（3）三聚磷酸可視為三個磷酸分子（磷酸結構式如圖2）之間脫去兩個水分子產物，其結構式為，三聚磷酸鈉（俗稱“五鈉”）是常用的水處理劑，其化學式為Na₅P₃O₁₀．
（4）已知298K時白磷不完全燃燒的熱化學方程式為：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3：1．

Answer 1

分析 （1）根據蓋斯定律可知，將②×2-①即可得目標反應③；
（2）白磷與氧氣反應生成P₄O₁₀固體的化學方程式為：P₄（s）+5O₂（g）═P₄O₁₀（s），根據白磷和P₄O₁₀的空間結構可知，此反應斷開6molP-P鍵、5molO=O鍵，形成4molP=O鍵和12molP-O鍵，據此分析；
（3）三聚磷酸可視為三個磷酸分子之間脫去兩個水分子產物，則分子中含3個P，4個-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P₄O₁₀物質的量為x，P₄O₆物質的量為y，結合原子守恒計算得到．

解答 解：（1）已知反應反應Ⅰ：2NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?（NH₄）₂CO₃（aq）△H₁
反應Ⅱ：NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?NH₄HCO₃（aq）△H₂，根據蓋斯定律可知，將II×2-I即可得目標反應III，故可得：反應Ⅲ：（NH₄）₂CO₃（aq）+H₂O（l）+CO₂（g）?2NH₄HCO₃（aq）△H₃=2△H₂-△H₁，故答案為：2△H₂-△H₁；
（2）白磷與氧氣反應生成P₄O₁₀固體的化學方程式為：P₄（s）+5O₂（g）═P₄O₁₀（s），根據白磷和P₄O₁₀的空間結構可知，此反應斷開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磷酸分子之間脫去兩個水分子產物，其結構式為；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（標準狀況），白磷中磷原子物質的量=$\frac{62g}{31g/mol}$=2mol原子，氧氣物質的量=$\frac{50.4L}{22.4L/mol}$=2.25mol，含有4.5mol氧原子；依據原子守恒列式計算：設P₄O₁₀物質的量為x，P₄O₆物質的量為y
4x+4y=2
5x+3y=2.25
計算出x=0.375mol，
y=0.125mol
最后生成0.375molP₄O₁₀，0.125molP₄O₆mol，故物質的量之比為3：1；
故答案為：3：1．

點評 本題考查了物質結構分析，熱化學方程式書寫和蓋斯定律計算應用，原子守恒和化學方程式的計算方法應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．