Question

Ⅰ．通常人們把拆開1 mol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右圖所示的循環系統實現光分解水制氫。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⁺等可循環使用。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3．36 L H₂（標準狀況），計算電解池B中生成Fe²⁺的物質的量為     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

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方向移動，氣體總分子數減少（2分）

試題分析：Ⅰ．硅是原子晶體，平均1個硅原子形成2個Si－Si鍵。二氧化硅是原子晶體，平均1個硅原子形成4個Si－O鍵。又因為反應熱等于斷鍵吸收的能量與形成化學鍵所放出的能量的差值，因此硅高溫燃燒的熱化學方程式為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，發生還原反應，則碘離子失去電子發生氧化反應，故A池中總反應式為2H⁺ +2I^-＝H₂↑ + I₂；電池右側放出氧氣，說明溶液中的氫氧根失去電子發生氧化反應，則溶液中的鐵離子得到電子發生還原反應，因此B池總反應式為4Fe³⁺ + 2H₂O＝4Fe²⁺ + O₂↑+ 4H⁺。（2）若電解池A中生成3．36 L H₂（標準狀況），其中氫氣的物質的量是3．36L÷22．4L/mol＝0．15mol，轉移電子0．3mol，所以根據得失電子守恒可知B池中生成亞鐵離子的物質的量是0．3mol。
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，采用極限分析法，c體積的氨氣完全轉化為氮氣和氧氣之比是1：3，所以只要a：b＝2：6，則b＝3a＝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，由差量法可解出平衡時氨氣為1體積；而在起始時，氨氣的體積為c＝2體積，比平衡狀態時大，為達到同一平衡狀態，氨的體積必須減小，所以平衡逆向移動；
②若需讓反應逆向進行，由上述①所求出的平衡時氨氣的體積為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；
（2）根據6．5＜7可知，上述平衡應向體積縮小的方向移動，即向放熱方向移動，所以采取降溫措施，這是由于降低溫度平衡向正反應方向移動，氣體總分子數減少。