Question

磷在空气中充分燃烧，生成X的分子结构如右图所示．图中实线表示化学键，圆圈表示原子（不考虑原子体积大小）
（1）由右图可知，X的分子式为

 

．
（2）X分子内的磷原子所形成的空间几何形状是

 

．
（3）X分子中共含有P-O-P键

 

个．
（4）磷在氧气中燃烧，可能生成两种固态氧化物．31g的单质磷（P）在32g氧气中燃烧，至反应物耗尽，放出a kJ热量．已知单质磷（P）的燃烧热为b kJ/mol，则1mol P与O₂反应生成固态P₂O₃放出

 

kJ热量．写出1mol P与O₂反应生成固态P₂O₃的热化学方程式：

 

．

Answer 1

分析：（1）根据磷原子最外层电子数为5，可以形成3个共价单键和一个配位键，氧原子最外层电子数为6，可以形成1个配位键，确定氧原子和磷原子，然后根据结构式确定分子式；
（2）根据磷原子采取sp³型杂化来分析；
（3）根据分子结构图分析P-O-P键的数目；
（4）先根据氧化还原反应中得失电子数相等判断其产物；然后写出磷的燃烧热化学反应方程式和31g的单质磷在32g的氧气中燃烧的热化学反应方程式，将方程式进行整理得出磷燃烧生成三氧化二磷的热化学反应方程式，其焓变相应改变．

解答：解：（1）磷原子最外层电子数为5，可以形成3个共价单键和一个配位键，氧原子最外层电子数为6，可以形成1个配位键，根据结构式可知分子中含有4个磷原子和10个氧原子，即分子式为：P₄O₁₀；
故答案为：P₄O₁₀；
（2）分子中磷原子采取sp³型杂化，所形成的空间几何形状是正四面体；
故答案为：正四面体；   
（3）1个P₄O₁₀分子中共含有P-O-P键的数目为6；
故答案为：6；
（4）磷在氧气中燃烧是氧化还原反应，32g氧气参加反应得到电子的物质的量=

32g

32g/mol

×4=4mol；
假设生成的固体是三氧化二磷，磷失去电子的物质的量=

31g

31g/mol

×3=3mol，得失电子数不相等，所以该固体不是纯净的三氧化二磷；
假设生成的固体是五氧化二磷，磷失去电子的物质的量═

31g

31g/mol

×5=5mol，得失电子数不相等，所以该固体不是纯净的五氧化二磷，失去的电子数在二者之间，所以生成的固体是两种固体的混合物，即P₂O₃、P₂O₅，
磷燃烧的热化学方程式为：P（s）+

5

4

O₂（g）=

1

2

P₂O₅ （s）△H=-bKJ/mol①，
31g的单质磷（P）在32g的氧气中燃烧生成三氧化二磷和五氧化二磷的热化学反应方程式为：
4P（s）+4O₂（g）=P₂O₅（s）+P₂O₃（s）△H=-4aKJ/mol ②，
将方程式

②-①×2

2

得P（s）+

3

4

O₂（g）=

1

2

P₂O₃（s）△H=-（2a-b）KJ/mol，即1mol P与O₂反应生成固态P₂O₃放出（2a-b）kJ热量，
故答案为：（2a-b）；P（s）+

3

4

O₂（g）=

1

2

P₂O₃（s）△H=-（2a-b）KJ/mol．

点评：本题主要考查了物质的结构、化学键以及燃烧热的有关计算，难度较大，注意物质结构的掌握．