Question

磷在空氣中充分燃燒，生成X的分子結構如右圖所示．圖中實線表示化學鍵，圓圈表示原子（不考慮原子體積大小）
（1）由右圖可知，X的分子式為

 

．
（2）X分子內的磷原子所形成的空間幾何形狀是

 

．
（3）X分子中共含有P-O-P鍵

 

個．
（4）磷在氧氣中燃燒，可能生成兩種固態氧化物．31g的單質磷（P）在32g氧氣中燃燒，至反應物耗盡，放出a kJ熱量．已知單質磷（P）的燃燒熱為b kJ/mol，則1mol P與O₂反應生成固態P₂O₃放出

 

kJ熱量．寫出1mol P與O₂反應生成固態P₂O₃的熱化學方程式：

 

．

Answer 1

分析：（1）根據磷原子最外層電子數為5，可以形成3個共價單鍵和一個配位鍵，氧原子最外層電子數為6，可以形成1個配位鍵，確定氧原子和磷原子，然后根據結構式確定分子式；
（2）根據磷原子采取sp³型雜化來分析；
（3）根據分子結構圖分析P-O-P鍵的數目；
（4）先根據氧化還原反應中得失電子數相等判斷其產物；然后寫出磷的燃燒熱化學反應方程式和31g的單質磷在32g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）磷原子最外層電子數為5，可以形成3個共價單鍵和一個配位鍵，氧原子最外層電子數為6，可以形成1個配位鍵，根據結構式可知分子中含有4個磷原子和10個氧原子，即分子式為：P₄O₁₀；
故答案為：P₄O₁₀；
（2）分子中磷原子采取sp³型雜化，所形成的空間幾何形狀是正四面體；
故答案為：正四面體；   
（3）1個P₄O₁₀分子中共含有P-O-P鍵的數目為6；
故答案為：6；
（4）磷在氧氣中燃燒是氧化還原反應，32g氧氣參加反應得到電子的物質的量=

32g

32g/mol

×4=4mol；
假設生成的固體是三氧化二磷，磷失去電子的物質的量=

31g

31g/mol

×3=3mol，得失電子數不相等，所以該固體不是純凈的三氧化二磷；
假設生成的固體是五氧化二磷，磷失去電子的物質的量═

31g

31g/mol

×5=5mol，得失電子數不相等，所以該固體不是純凈的五氧化二磷，失去的電子數在二者之間，所以生成的固體是兩種固體的混合物，即P₂O₃、P₂O₅，
磷燃燒的熱化學方程式為：P（s）+

5

4

O₂（g）=

1

2

P₂O₅ （s）△H=-bKJ/mol①，
31g的單質磷（P）在32g的氧氣中燃燒生成三氧化二磷和五氧化二磷的熱化學反應方程式為：
4P（s）+4O₂（g）=P₂O₅（s）+P₂O₃（s）△H=-4aKJ/mol ②，
將方程式

②-①×2

2

得P（s）+

3

4

O₂（g）=

1

2

P₂O₃（s）△H=-（2a-b）KJ/mol，即1mol P與O₂反應生成固態P₂O₃放出（2a-b）kJ熱量，
故答案為：（2a-b）；P（s）+

3

4

O₂（g）=

1

2

P₂O₃（s）△H=-（2a-b）KJ/mol．

點評：本題主要考查了物質的結構、化學鍵以及燃燒熱的有關計算，難度較大，注意物質結構的掌握．