Question

11．磷及其化合物在科研及生產(chǎn)中均有著重要的應(yīng)用．
（1）紅磷P（s）和Cl₂ （g）發(fā)生反應(yīng)生成PCl₃（g）和 PCl₅（g），反應(yīng)過程如下．
2P（s）+3Cl₂（g）=2PCl₃（g）△H=-612kJ/mol
2P（s）+5Cl₂（g）=2PCl₅（g）△H=-798kJ/mol
氣態(tài) PCl₅生成氣態(tài)PCl₃和Cl₂的熱化學(xué)方程式為PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）△H=+93kJ•mol^-1．
（2）可逆反應(yīng)PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）   2E（g）?F（g）+G（g）分別在密閉容器的兩個反應(yīng)室中進(jìn)行，反應(yīng)室之間有可滑動、無摩擦的密封隔板．反應(yīng)開始和達(dá)到平衡時有關(guān)物理量變化如圖1所示：

①達(dá)到平衡Ⅰ時，體系壓強與反應(yīng)開始時體系壓強之比為20：23．
②平衡I到平衡Ⅱ的條件①是降溫（填“升溫”或“降溫”）．．
（3）亞磷酸（H₃PO₃）與足量的NaOH溶液反應(yīng)生成Na₂HPO₃，電解Na₂HPO₃溶液也可得到亞磷酸，裝置如圖2所示：陰極的電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑；產(chǎn)品室中反應(yīng)的離子方程式為HPO₃^2-+2H⁺=H₃PO₃．
（4）在一定溫度下，Ksp[Mg₃（PO₄）₂]=6.0×10^-29，Ksp[Ca₃（PO₄）₂]=6.0×10^-26向濃度均為0.20mol•L^-1的MgCl₂和CaCl₂混合溶液中逐滴加入Na₃PO₃，先生成Mg₃（PO₄）₂沉淀（填化學(xué)式）；當(dāng)測得溶液其中一種金屬陽離子沉淀完全（濃度小于10^-5mol/L）時，溶液中的另一種金屬陽離子的物質(zhì)的量濃度c=10^-4mol/L．

Answer 1

分析 （1）由①2P（s）+3Cl₂（g）=2PCl₃（g）△H=-612kJ/mol
②2P（s）+5Cl₂（g）=2PCl₅（g）△H=-798kJ/mol
則根據(jù)蓋斯定律$\frac{①-②}{2}$得熱化學(xué)方程式；
（2）①根據(jù)右室的混合物總物質(zhì)的量不變，在同溫同壓下體積比等于物質(zhì)的量之比計算出反應(yīng)后（I）中混合氣體的物質(zhì)的量，再計算出達(dá)平衡（I）時體系的壓強與反應(yīng)開始時體系的壓強之比；
②根據(jù)平衡I到平衡Ⅱ，左邊氣體物質(zhì)的量在變小，結(jié)合反應(yīng)為放熱反應(yīng)判斷；
（3）陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)；產(chǎn)品室中HPO₃^2-和氫離子結(jié)合 生成亞磷酸；
（4）難溶物溶度積常數(shù)小的先沉淀，根據(jù)溶度積常數(shù)相對大小知，Mg₃（PO₄）₂先生成沉淀，當(dāng)溶液中C（Mg²⁺）=10^-5 mol/L時，認(rèn)為鎂離子完全沉淀，再根據(jù)磷酸根濃度計算c（Ca²⁺）．

解答 解：（1）由①2P（s）+3Cl₂（g）=2PCl₃（g）△H=-612kJ/mol
②2P（s）+5Cl₂（g）=2PCl₅（g）△H=-798kJ/mol
則$\frac{①-②}{2}$得反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）△H=$\frac{-612kJ/mol+798kJ/mol}{2}$=+93kJ•mol^-1，
故答案為：PCl₅（g）?PCl₃（g）+Cl₂（g）△H=+93kJ•mol^-1；
（2）①右室的混合物總物質(zhì)的量不變?yōu)?mol，左右兩室的壓強、溫度相等，同溫同壓下，體積之比等于物質(zhì)的量之比，平衡（I）中左室混合氣體總的物質(zhì)的量為$\frac{2.7}{2.3}$×2mol=$\frac{54}{23}$mol，反應(yīng)過程中溫度不變，根據(jù)PV=nRT可知：P=$\frac{n}{V}$RT，所以達(dá)平衡（I）時體系的壓強與反應(yīng)開始時體系的壓強之比為$\frac{\frac{54}{23}}{2.7}$：$\frac{3}{3}$=20：23，
故答案為：20：23；
②又可逆反應(yīng)PCl₃（g）+Cl₂（g）?PCl₅（g）為放熱反應(yīng)，根據(jù)平衡I到平衡Ⅱ，左邊氣體物質(zhì)的量在變小，所以平衡向正反應(yīng)方向移動，故為降溫，故答案為：降溫；
（3）陰極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑；產(chǎn)品室中HPO₃^2-和氫離子結(jié)合生成亞磷酸，反應(yīng)離子方程式為：HPO₃^2-+2H⁺=H₃PO₃；
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；HPO₃^2-+2H⁺=H₃PO₃；
（4）難溶物溶度積常數(shù)小的先沉淀，根據(jù)溶度積常數(shù)相對大小知，Mg₃（PO₄）₂先生成沉淀，當(dāng)溶液中C（Mg²⁺）=10^-5 mol/L時，認(rèn)為鎂離子完全沉淀，則溶液中的磷酸根濃度為C²（PO₄^3-）=$\frac{Ksp[Mg{\;}_{3}（PO{\;}_{4}）{\;}_{2}]}{c（Mg{\;}^{2+}）{\;}^{3}}$=$\frac{6.0×10{\;}^{-29}}{（10{\;}^{-5}）{\;}^{3}}$=6.0×10^-14，所以c（Ca²⁺）=$\root{3}{\frac{6.0×10{\;}^{-26}}{6.0×10{\;}^{-14}}}$=10^-4．故答案為：Mg₃（PO₄）₂；10^-4．

點評 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、平衡移動原理、電解原理的應(yīng)用以及難溶物的溶解平衡等知識點，根據(jù)難溶物的溶解特點、溶度積常數(shù)中各個物理量之間的關(guān)系計算，綜合性較強，難度較大．