Question

4．（1）捕碳技术（主要指捕获CO₂）在降低温室气体排放中具有重要的作用．目前NH₃和（NH₄）₂CO₃已经被用作工业捕碳剂，它们与CO₂可发生如下可逆反应．

反应Ⅰ：2NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?（NH₄）₂CO₃（aq）△H₁
反应Ⅱ：NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?NH₄HCO₃（aq）△H₂
反应Ⅲ：（NH₄）₂CO₃（aq）+H₂O（l）+CO₂（g）?2NH₄HCO₃（aq）△H₃
则△H₃与△H₁、△H₂之间的关系是：△H₃=2△H₂-△H₁．
（2）白磷与氧气反应生成P₄O₁₀固体．下表所示是部分化学键的键能参数：

化学键	P-P	P-O	P═O	O═O
键能/kJ•mol-1	a	b	c	d

根据图1的分子结构和有关数据通过计算写出该反应的热化学方程式为P₄（s）+5O₂（g）═P₄O₁₀（s）△H=-（4c+12b-6a-5d）kJ•mol^-1．
（3）三聚磷酸可视为三个磷酸分子（磷酸结构式如图2）之间脱去两个水分子产物，其结构式为，三聚磷酸钠（俗称“五钠”）是常用的水处理剂，其化学式为Na₅P₃O₁₀．
（4）已知298K时白磷不完全燃烧的热化学方程式为：P₄（s，白磷）+3O₂（g）═P₄O₆（s）△H=-1 638kJ•mol^-1．
在某密闭容器中加入62g白磷和50.4L氧气（标准状况），控制条件使之恰好完全反应．则所得到的P₄O₁₀与P₄O₆的物质的量之比为3：1．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律可知，将②×2-①即可得目标反应③；
（2）白磷与氧气反应生成P₄O₁₀固体的化学方程式为：P₄（s）+5O₂（g）═P₄O₁₀（s），根据白磷和P₄O₁₀的空间结构可知，此反应断开6molP-P键、5molO=O键，形成4molP=O键和12molP-O键，据此分析；
（3）三聚磷酸可视为三个磷酸分子之间脱去两个水分子产物，则分子中含3个P，4个-OH；三聚磷酸中羟基的氢原子被钠离子取代生成三聚磷酸钠；
（4）设P₄O₁₀物质的量为x，P₄O₆物质的量为y，结合原子守恒计算得到．

解答 解：（1）已知反应反应Ⅰ：2NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?（NH₄）₂CO₃（aq）△H₁
反应Ⅱ：NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?NH₄HCO₃（aq）△H₂，根据盖斯定律可知，将II×2-I即可得目标反应III，故可得：反应Ⅲ：（NH₄）₂CO₃（aq）+H₂O（l）+CO₂（g）?2NH₄HCO₃（aq）△H₃=2△H₂-△H₁，故答案为：2△H₂-△H₁；
（2）白磷与氧气反应生成P₄O₁₀固体的化学方程式为：P₄（s）+5O₂（g）═P₄O₁₀（s），根据白磷和P₄O₁₀的空间结构可知，此反应断开6molP-P键、5molO=O键，形成4molP=O键和12molP-O键，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，故答案为：P₄（s）+5O₂（g）═P₄O₁₀（s）△H=-（ 4c+12b-6a-5d ） kJ•mol^-1；
（3）三聚磷酸可视为三个磷酸分子之间脱去两个水分子产物，其结构式为；三聚磷酸中羟基的氢原子被钠离子取代生成三聚磷酸钠，三聚磷酸钠的化学式为：Na₅P₃O₁₀，故答案为：；Na₅P₃O₁₀；
（4）在某密闭容器中加入62g白磷和50.4L氧气（标准状况），白磷中磷原子物质的量=$\frac{62g}{31g/mol}$=2mol原子，氧气物质的量=$\frac{50.4L}{22.4L/mol}$=2.25mol，含有4.5mol氧原子；依据原子守恒列式计算：设P₄O₁₀物质的量为x，P₄O₆物质的量为y
4x+4y=2
5x+3y=2.25
计算出x=0.375mol，
y=0.125mol
最后生成0.375molP₄O₁₀，0.125molP₄O₆mol，故物质的量之比为3：1；
故答案为：3：1．

点评 本题考查了物质结构分析，热化学方程式书写和盖斯定律计算应用，原子守恒和化学方程式的计算方法应用，掌握基础是关键，题目难度中等．