Question

Ⅰ．通常人們把拆開(kāi)1 mol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)了如右圖所示的循環(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。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3．36 L 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．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

Ⅰ．Si(s)＋O2(g) SiO2(s） △H＝（2a+ b - 4c）kJ/mol（2分）

Ⅱ．（1）A 池 2H+ +2I-＝H2↑ + I2（2分） B 池 4Fe3+ + 2H2O＝4Fe2+ + O2↑+ 4H+（2分）

（2）0．300mol（2分）

Ⅲ．（1）① 3 （2分）逆（1分）② 1＜c≤4 （2分）

（2）降低溫度 （1分） 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（2分）

【解析】

試題分析：Ⅰ．硅是原子晶體，平均1個(gè)硅原子形成2個(gè)Si－Si鍵。二氧化硅是原子晶體，平均1個(gè)硅原子形成4個(gè)Si－O鍵。又因?yàn)榉磻?yīng)熱等于斷鍵吸收的能量與形成化學(xué)鍵所放出的能量的差值，因此硅高溫燃燒的熱化學(xué)方程式為Si(s)＋O2(g) SiO2(s） △H＝（2a+ b - 4c）kJ/mol。

Ⅱ．（1）電解池左邊放出氫氣，氫離子在此得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，則碘離子失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故A池中總反應(yīng)式為2H+ +2I-＝H2↑ + I2；電池右側(cè)放出氧氣，說(shuō)明溶液中的氫氧根失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則溶液中的鐵離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，因此B池總反應(yīng)式為4Fe3+ + 2H2O＝4Fe2+ + O2↑+ 4H+。（2）若電解池A中生成3．36 L H2（標(biāo)準(zhǔn)狀況），其中氫氣的物質(zhì)的量是3．36L÷22．4L/mol＝0．15mol，轉(zhuǎn)移電子0．3mol，所以根據(jù)得失電子守恒可知B池中生成亞鐵離子的物質(zhì)的量是0．3mol。

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，采用極限分析法，c體積的氨氣完全轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂脱鯕庵�比�?：3，所以只要a：b＝2：6，則b＝3a＝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，由差量法可解出平衡時(shí)氨氣為1體積；而在起始時(shí)，氨氣的體積為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)；

②若需讓反應(yīng)逆向進(jìn)行，由上述①所求出的平衡時(shí)氨氣的體積為1可知，氨氣的體積必須大于1，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；

（2）根據(jù)6．5＜7可知，上述平衡應(yīng)向體積縮小的方向移動(dòng)，即向放熱方向移動(dòng)，所以采取降溫措施，這是由于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。

考點(diǎn)：考查熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、電化學(xué)原理的應(yīng)用、以及可逆反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算與判斷