Question

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

化學(xué)鍵	Si-Si	O=O	Si-O
鍵能/kJ?mol-1	a	b	c

寫(xiě)出硅高溫燃燒的熱化學(xué)方程式

 

．
Ⅱ．利用太陽(yáng)光分解水制氫是未來(lái)解決能源危機(jī)的理想方法之一．某研究小組設(shè)計(jì)了如圖1所示的循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)光分解水制氫．反應(yīng)過(guò)程中所需的電能由太陽(yáng)能光電池提供，反應(yīng)體系中I₂和Fe³⁺等可循環(huán)使用．

（1）寫(xiě)出下列電解池中總反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)狀況），計(jì)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(gè)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(yīng)：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H＜0
反應(yīng)達(dá)到平衡后，測(cè)得混合氣體為7體積．
請(qǐng)據(jù)此回答下列問(wèn)題：
（1）保持上述反應(yīng)溫度不變，設(shè)a、b、c分別表示加入的N₂、H₂和NH₃的體積，如果反應(yīng)達(dá)到平衡后混合氣體中各物質(zhì)的量仍與上述平衡時(shí)完全相同．
①a=1，c=2，則b=

 

．在此情況下，反應(yīng)起始時(shí)將向

 

反應(yīng)方向（填“正”或“逆”）進(jìn)行．
②若需規(guī)定起始時(shí)反應(yīng)向逆方向進(jìn)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(diǎn)：有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素,電解原理

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專(zhuān)題,電化學(xué)專(zhuān)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(yīng)熱=反應(yīng)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(yīng)熱，據(jù)此書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)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(jì)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(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊，應(yīng)滿足2體積N₂、6體積H₂，計(jì)算原平衡時(shí)氨氣的體積，根據(jù)氨氣體積判斷反應(yīng)進(jìn)行方向；
②若讓反應(yīng)逆向進(jìn)行，氨氣的體積必須大于原平衡時(shí)氨氣的體積，最大值則為2體積氮?dú)夂?體積氫氣完全反應(yīng)時(shí)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(yīng)是改變溫度影響平衡移動(dòng)，根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響知識(shí)來(lái)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(yīng)的反應(yīng)熱=2×akJ/mol+2×bkJ/mol-4×ckJ/mol=（2a+2b-4c）kJ/mol，故該反應(yīng)熱化學(xué)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(yīng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)達(dá)到平衡后混合氣體中各物質(zhì)的量仍與上述平衡時(shí)完全相同，恒溫恒壓條件下，采用極限分析，按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊，應(yīng)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?dú)狻?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(yīng)前混合氣體為8體積，反應(yīng)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(shí)氨氣為1體積，而在起始時(shí)，氨氣的體積c=2體積，比平衡狀態(tài)時(shí)大，為達(dá)到同一平衡狀態(tài)，氨的體積必須減小，所以平衡逆向移動(dòng)，
故答案為：3；逆；
②若讓反應(yīng)逆向進(jìn)行，由上述①所求出的平衡時(shí)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?dú)夂?體積氫氣完全反應(yīng)時(shí)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(yīng)是改變溫度影響平衡移動(dòng)，由于正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，且是氣體總分子數(shù)減小的反應(yīng)，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(yīng)方向移動(dòng)，氣體總分子數(shù)減少．

點(diǎn)評(píng)：本題屬于拼合型題目，涉及熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、電解原理、等效平衡、化學(xué)平衡影響因素等，Ⅰ為易錯(cuò)點(diǎn)，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(xué)鍵是關(guān)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(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊滿足對(duì)應(yīng)物質(zhì)等量，不能是等比．