Question

3．磷是地殼中含量較為豐富的非金屬元素，主要以難溶于水的磷酸鹽如Ca₃（PO₄）₂等形式存在．它的單質和化合物在工農業(yè)生產中有著重要的應用．
（1）白磷（P₄）可由Ca₃（PO₄）₂、焦炭和SiO₂在一定條件下反應獲得．相關熱化學方程式如下：
2Ca₃（PO₄）₂（s）+10C（s）═6CaO（s）+P₄（s）+10CO（g）△H₁=+3 359.26kJ•mol^-1
CaO（s）+SiO₂（s）═CaSiO₃（s）△H₂=-89.61kJ•mol^-1
2Ca₃（PO₄）₂（s）+6SiO₂（s）+10C（s）═6CaSiO₃（s）+P₄（s）+10CO（g）△H₃
則△H₃=+2821.6kJ•mol^-1．
（2）焙燒產生的SO₂可用于制硫酸．已知25℃、101kPa時：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁=-197kJ•mol^-1；
H₂O（g）═H₂O（l）△H₂=-44kJ•mol^-1；
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）═2H₂SO₄（l）△H₃=-545kJ•mol^-1．
則SO₃（g）與H₂O（l）反應的熱化學方程式是SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-130kJ/mol．
（3）大氣中的部分碘源于O₃對海水中I^-的氧化．O₃將I^-氧化成I₂的過程由3步反應組成：
①I^-（aq）+O₃（g）═IO^-（aq）+O₂（g）△H₁
②IO^-（aq）+H⁺（aq）?HIO（aq）△H₂
③HIO（aq）+I^-（aq）+H⁺（aq）?I₂（aq）+H₂O（l）△H₃
總反應的化學方程式為2I^-+O₃+2H⁺=I₂+O₂+H₂O，其反應熱△H=△H₁+△H₂+△H₃．

Answer 1

分析 （1）根據蓋斯定律將已知熱化學方程式變形進行運算得目標方程式，焓變做相應運算求解；
（2）利用蓋斯定律，將熱化學方程式進行運算，（③-①+②）×$\frac{1}{2}$計算反應的焓變，得到SO₃ （g）與H₂O（l）反應的熱化學方程式；
（3）反應為O₃氧化I^-生成I₂，根據蓋斯定律①+②+③可得總反應以及△H；

解答 解：（1）①2Ca₃（PO₄）₂（s）+10C（s）═6CaO（s）+P₄（s）+10CO（g）△H₁=+3359.26kJ•mol^-1
②CaO（s）+SiO₂（s）═CaSiO₃（s）△H₂=-89.61kJ•mol^-1
有蓋斯定律可知，①+②×6得2Ca₃（PO₄）₂（s）+6SiO₂（s）+10C（s）═6CaSiO₃（s）+P₄（s）+10CO（g），
所以其反應熱△H₃=△H₁+6×△H₂=+3359.26kJ•mol^-1+6×（-89.61kJ•mol^-1）=+2821.6 kJ•mol^-1；故答案為：+2821.6；
（2）2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）△H₁=一197kJ/mol ①
2H₂O （g）=2H₂O（1）△H₂=-44kJ/mol ②
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₃=一545kJ/mol③
利用蓋斯定律：（③-①+②）×$\frac{1}{2}$得SO₃ （g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-130kJ/mol，
故答案為：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-130kJ/mol．
（3）將所給的三個反應：①+②+③可得總反應：2I^-（aq）+O₃（g）+2H⁺（aq）=I₂（aq）+O₂（g）+H₂O（l），△H=△H₁+△H₂+△H₃，
故答案為：2I^-+O₃+2H⁺=I₂+O₂+H₂O；△H₁+△H₂+△H₃；

點評 本題考查應用蓋斯定律計算反應熱、化學平衡常數，比較基礎，注意對基礎知識的理解掌握．