磷腈化合物含有3种元素,且分子中原子总数小于20。0.10mol PCl5和0.10mol NH4Cl恰好完全反应,生成氯化氢和0.030mol磷腈化合物。
(1)推算磷腈化合物的相对分子质量(提示:Mr>300)。
(2)写出该反应的化学方程式。
【答案】(1)348或464;(2)10PCl5+10NH4Cl=2(PNCl2)3+(PNCl2)4+40HCl
【解析】(1)由0.10molPCl5和0.10molNH4Cl恰好完全反应,生成氯化氢和0.030mol磷腈化合物,根据质量守恒定律,则化合物提供的Cl原子的物质的量为0.1mol×5+0.1mol×1=0.6mol,又磷腈化合物中只含有三种元素,则必须将其中的氢原子全部除去,两物质提供的H原子的物质的量为0.1mol×4=0.4mol,由氢原子守恒则生成的氯化氢的物质的量为0.4mol,则磷腈化合物中含有的Cl原子为0.6mol-0.4mol=0.2mol、P原子为0.1mol、N原子为0.1mol,则该化合物的最简式为PNCl2;设磷腈化合物的分子式为(PNCl2)x,由其含有的原子总数小于20,则知:4x<20,故x<5;假设x=4,其分子式为(PNCl2)4,相对分子质量为31×4+14×4+35.5×8=464;假设x=3,其分子式为(PNCl2)3,相对分子质量为31×3+14×3+35.5×6=348;假设x=2,其分子式为(PNCl2)2,相对分子质量为31×2+14×2+35.5×4=232<300,则不符合题意应舍去,根据质量守恒,反应前磷原子物质的量为0.1mol,反应后磷腈化合物为0.03mol,为上述两种腈化合物的混合物,答:磷腈化合物的相对分子质量为348和464;
(2)根据上述分析,0.10molPCl5和0.10molNH4Cl恰好完全反应,生成0.4mol氯化氢和0.030mol磷腈化合物[(PNCl2)4和(PNCl2)3的混合物],根据磷原子物质的量为0.1mol,可知(PNCl2)4为0.01mol,(PNCl2)3为0.02mol,反应的化学方程式为10PCl5+10NH4Cl=2(PNCl2)3+(PNCl2)4 +40HCl,故答案为:10PCl5+10NH4Cl=2(PNCl2)3+(PNCl2)4 +40HCl。