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據

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，根據晶體結構可知，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，注明物質積聚狀態(tài)與反應熱，據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）根據電子轉移守恒計算；
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，可以采用極限轉化處理，按化學計量數轉化到左邊，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），氫氣的物質的量=

3.36L

22.4L/mol

=0.15mol，轉移電子物質的量=0.15mol×2=0.3mol，根據電子轉移守恒，電解池B中生成Fe²⁺的物質的量為

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，按化學計量數轉化到左邊，應滿足2體積N₂、6體積H₂，2體積的氨氣完全轉化得到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，根據硅及二氧化硅的晶體結構確定1mol物質含有化學鍵是關鍵，Ⅲ中注意理解等效平衡原理，注意各物質的量與原平衡相等，按化學計量數轉化到左邊滿足對應物質等量，不能是等比．