Question

Ⅰ．通常人們把拆開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）

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。