Question

（2010?上海）白磷（P₄）是磷的單質之一，易氧化，與鹵素單質反應生成鹵化磷．鹵化磷通常有三鹵化磷或五鹵化磷，五鹵化磷分子結構（以PCl₅為例）如右圖所示．該結構中氯原子有兩種不同位置．
1）6.20g白磷在足量氧氣中完全燃燒生成氧化物，反應所消耗的氧氣在標準狀況下的體積為

5.6

 L．上述燃燒產物溶于水配成50.0mL磷酸（H₃PO₄）溶液，該磷酸溶液的物質的量濃度為

4.00

mol?L^-1．
2）含0.300mol H₃PO₄的水溶液滴加到含0.500mol Ca（OH）₂的懸浮液中，反應恰好完全，生成l種難溶鹽和16.2g H₂O．該難溶鹽的化學式可表示為

Ca₅（PO₄）₃（OH）

．
3）白磷和氯、溴反應，生成混合鹵化磷PCl_5-xBr_x（1≤x≤4，且x為整數）．如果某混合鹵化磷共有3種不同結構（分子中溴原子位置不完全相同的結構），該混合鹵化磷的相對分子質量為

297.5或342

．
4）磷腈化合物含有3種元素，且分子中原子總數小于20.0.10mol PCl₅和0.10mol NH₄Cl恰好完全反應，生成氯化氫和0.030mol磷腈化合物．推算磷腈化合物的相對分子質量（提示：M＞300）．

Answer 1

分析：1）根據白磷燃燒的化學反應方程式來計算消耗氧氣的量，再利用五磷原子守恒來計算磷酸的物質的量，然后計算磷酸溶液的物質的量濃度；
2）根據H₃PO₄的物質的量和氫氧化鈣懸濁液中溶質的物質的量及生成水的物質的量，由反應恰好完全則利用質量守恒來推斷難溶鹽的化學式；
3）根據x的取值及混合鹵化磷共有3種不同結構來分析混合鹵化磷，然后利用相對原子質量來計算相對分子質量；
4）根據反應物與生成物的物質的量，利用質量守恒定律來推斷磷腈化合物的化學式，然后利用相對原子質量來計算相對分子質量．

解答：解：1）由白磷的相對分子質量為31×4=128，則白磷的物質的量為

6.20g

128g/mol

=0.05mol，
設白磷完全燃燒生成五氧化二磷消耗氧氣的物質的量為x，
則     P₄+5O₂

點燃  .

2P₂O₅，
       1   5
  0.05mol  x

1

0.05mol

=

5

x

，解得x=0.25mol，則標準狀況下體積為0.25mol×22.4L/mol=5.6L，
由磷原子守恒可知P₄～4H₃PO₄，則生成磷酸的物質的量為0.05mol×4=0.20mol，
由溶液體積為50mL=0.05L，則磷酸溶液的物質的量濃度為

0.20mol

0.05L

=4.00mol/L，
故答案為：5.6；4.00；
2）16.2gH₂O的物質的量為

16.2g

18/mol

=0.09mol，0.300molH₃PO₄與0.500molCa（OH）₂生成鹽和水，
則設鹽的化學式為X，則3H₃PO₄+5Ca（OH）₂═X+9H₂O，根據質量守恒可知該物質中含有5個鈣離子
和3個磷酸根離子及含有1個氫氧根離子，則鹽的化學式寫作Ca₅（PO₄）₃（OH），
故答案為：Ca₅（PO₄）₃（OH）；
3）根據題意x為整數，則可能有PCl₄Br、PCl₃Br₂、PCl₂Br₃、PClBr₄四種，再由混合鹵化磷有三種不同結構，
根據PCl₅的結構可知氯原子有兩種不同位置，則混合鹵化磷可能為PCl₃Br₂或PCl₂Br₃，
若為PCl₃Br₂，則其相對分子質量可能為31+35.5×3+80×2=297.5，
若為PCl₂Br₃，則其相對分子質量可能為31+35.5×2+80×3=342，
故答案為：297.5或342；
4）由0.10molPCl₅和0.10molNH₄Cl恰好完全反應，生成氯化氫和0.030mol磷腈化合物，
根據質量守恒定律，則化合物提供的Cl原子的物質的量為0.1mol×5+0.1mol×1=0.6mol，
又磷腈化合物中只含有三種元素，則必須將其中的氫原子全部除去，兩物質提供的H原子
的物質的量為0.1mol×4=0.4mol，由氫原子守恒則生成的氯化氫的物質的量為0.4mol，
則磷腈化合物中含有的Cl原子為0.6mol-0.4mol=0.2mol、P原子為0.1mol、N原子為0.1mol，
則該化合物的最簡式為PNCl₂；設磷腈化合物的分子式為（PNCl₂）x，由其含有的原子總數小于20，
則知：4x＜20，故x＜5；
假設x=4，其分子式為P₄N₄Cl₈，相對分子質量為31×4+14×4+35.5×8=464；
假設x=3，其分子式為P₃N₃Cl₆，相對分子質量為31×3+14×3+35.5×6=348；
假設x=2，其分子式為P₂N₂Cl₄，相對分子質量為31×2+14×2+35.5×4=232＜300，則不符合題意應舍去，
答：磷腈化合物的相對分子質量可能為348或464．

點評：本題考查了元素化合物、化學計算知識、物質的結構等知識，考查點較多，難度較大，明確物質的量的計算、質量守恒定律、五鹵化磷分子結構是解答的關鍵．