Question

I．通常人們把拆開1mol某化學鍵所吸收的能量看成該化學鍵的鍵能．下表為一些化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)

化學鍵	Si-Si	O=O	Si-O
鍵能/kJ?mol-1	a	b	c

寫出硅高溫燃燒的熱化學方程式

 

．
Ⅱ．利用太陽光分解水制氫是未來解決能源危機的理想方法之一．某研究小組設計了如圖1所示的循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)光分解水制氫．反應過程中所需的電能由太陽能光電池提供，反應體系中I₂和Fe³⁺等可循環(huán)使用．

（1）寫出下列電解池中總反應的離子方程式：
電解池A

 

．
電解池B

 

．
（2）若電解池A中生成3.36L H₂（標準狀況），計算電解池B中生成Fe²⁺的物質(zhì)的量為

 

mol
Ⅲ．如圖2在一定的溫度下，把2體積N₂和6體積H₂分別通入一個帶活塞的體積可變的容器中，活塞的一端與大氣相通容器中發(fā)生如下反應：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H＜0
反應達到平衡后，測得混合氣體為7體積．
請據(jù)此回答下列問題：
（1）保持上述反應溫度不變，設a、b、c分別表示加入的N₂、H₂和NH₃的體積，如果反應達到平衡后混合氣體中各物質(zhì)的量仍與上述平衡時完全相同．
①a=1，c=2，則b=

 

．在此情況下，反應起始時將向

 

反應方向（填“正”或“逆”）進行．
②若需規(guī)定起始時反應向逆方向進行，則c的取值范圍是

 

．
（2）在上述恒壓裝置中，若需控制平衡后混合氣體為6.5體積，則可采取的措施是

 

，原因是

 

．

Answer 1

考點：有關反應熱的計算,化學平衡的影響因素,電解原理

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題,電化學專題

分析：Ⅰ．硅高溫燃燒的方程式為Si+O₂

高溫  .

SiO₂，根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)可知，1molSi中含有2molSi-Si鍵，1molSiO₂中含有4molSi-O鍵，反應熱=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能，注明物質(zhì)積聚狀態(tài)與反應熱，據(jù)此書寫熱化學方程式；
Ⅱ．（1）由圖可知，電解池A中，電解HI生成氫氣與I₂，電解池B中為電解鐵鹽溶液，生成Fe²⁺、O₂、H⁺；
（2）根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算；
Ⅲ．（1）①在恒溫恒壓下，要使平衡狀態(tài)與原平衡狀態(tài)完全等效，可以采用極限轉(zhuǎn)化處理，按化學計量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊，應滿足2體積N₂、6體積H₂，計算原平衡時氨氣的體積，根據(jù)氨氣體積判斷反應進行方向；
②若讓反應逆向進行，氨氣的體積必須大于原平衡時氨氣的體積，最大值則為2體積氮氣和6體積氫氣完全反應時產(chǎn)生的氨氣的體積；
（2）平衡后混合氣體為6.5體積＜7體積，恒壓條件下，應是改變溫度影響平衡移動，根據(jù)溫度對化學平衡移動的影響知識來回答．

解答： 解：Ⅰ．硅高溫燃燒的方程式為Si+O₂

高溫  .

SiO₂，1molSi中含有2molSi-Si鍵，1molSiO₂中含有4molSi-O鍵，故該反應的反應熱=2×akJ/mol+2×bkJ/mol-4×ckJ/mol=（2a+2b-4c）kJ/mol，故該反應熱化學方程式為：Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）△H=（2a+2b-4c）kJ/mol，
故答案為：Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）△H=（2a+2b-4c）kJ/mol；
Ⅱ．（1）由圖可知，電解池A中，電解HI生成氫氣與I₂，電解池中總反應的離子方程式為：2H⁺+2I^-=H₂↑+I₂ ，
電解池B中為電解鐵鹽溶液，生成Fe²⁺、O₂、H⁺，電解池中總反應的離子方程式為：4Fe³⁺+2H₂O=4Fe²⁺+O₂↑+4H⁺，
故答案為：2H⁺+2I^-=H₂↑+I₂ ；4Fe³⁺+2H₂O=4Fe²⁺+O₂↑+4H⁺；
（2）若電解池A中生成3.36L H₂（標準狀況），氫氣的物質(zhì)的量=

3.36L

22.4L/mol

=0.15mol，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=0.15mol×2=0.3mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，電解池B中生成Fe²⁺的物質(zhì)的量為

0.3mol

3-2

=0.3mol，
故答案為：0.3；
Ⅲ．（1）①反應達到平衡后混合氣體中各物質(zhì)的量仍與上述平衡時完全相同，恒溫恒壓條件下，采用極限分析，按化學計量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊，應滿足2體積N₂、6體積H₂，2體積的氨氣完全轉(zhuǎn)化得到1體積氮氣、3體積氫氣，故1+a=1+1=2，3+b=6，則b=3，
所以只要a：b=1：3，由于a=1，則b=3，
因反應前混合氣體為8體積，反應后混合氣體為7體積，體積差為1體積，則：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）   體積減少
                 2              2
                 1體積          1體積
故平衡時氨氣為1體積，而在起始時，氨氣的體積c=2體積，比平衡狀態(tài)時大，為達到同一平衡狀態(tài)，氨的體積必須減小，所以平衡逆向移動，
故答案為：3；逆；
②若讓反應逆向進行，由上述①所求出的平衡時氨氣為1體積，氨氣的體積必須大于1體積，最大值則為2體積氮氣和6體積氫氣完全反應時產(chǎn)生的氨氣的體積，即為4體積，則1＜c≤4，
故答案為：1＜c≤4；
（2）平衡后混合氣體為6.5體積＜7體積，恒壓條件下，應是改變溫度影響平衡移動，由于正反應為放熱反應，且是氣體總分子數(shù)減小的反應，只能為降低溫度，
故答案為：降低溫度；降低溫度平衡向正反應方向移動，氣體總分子數(shù)減少．

點評：本題屬于拼合型題目，涉及熱化學方程式書寫、電解原理、等效平衡、化學平衡影響因素等，Ⅰ為易錯點，根據(jù)硅及二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)確定1mol物質(zhì)含有化學鍵是關鍵，Ⅲ中注意理解等效平衡原理，注意各物質(zhì)的量與原平衡相等，按化學計量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊滿足對應物質(zhì)等量，不能是等比．