题目内容
【题目】随着科技的进步,合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点。甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)用作全固态钙钛矿敏化太阳能电池的敏化剂,可由CH3NH2、PbI2及HI为原料合成,回答下列问题:
(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g) ΔH。已知该反应中相关化学键的键能数据如下:
共价键 | C—O | H—O | N—H | C—N | C—H |
键能/kJ·mol-1 | 351 | 463 | 393 | 293 | 414 |
则该反应的ΔH=_________kJ·mol-1。
(2)上述反应中所需的甲醇工业上利用水煤气合成,反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH <0。在一定条件下,将1 mol CO和2 mol H2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:
①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为_________。
②X轴上a点的数值比b点_________ (填“大”或“小”)。某同学认为上图中Y轴表示温度,你认为他判断的理由是________________________________。
(3)工业上可采用CH3OHCO+2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。我国学者采用量子力学方法,通
过计算机模拟,研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程,其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。
甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程,有两种可能方式:
方式 A:CH3OH* →CH3O* +H* Ea= +103.1kJ·mol-1
方式 B:CH3OH* →CH3* +OH* Eb= +249.3kJ·mol-1
由活化能E值推测,甲醇裂解过程主要历经的方式应为_________(填A、B)。
下图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。
该历程中,放热最多的步骤的化学方程式为______________________________________________。
(4)常温下,PbI2饱和溶液(呈黄色)中c(Pb2+)=1.0×10-3 mol·L-1,则Ksp(PbI2)=_________。
【答案】-12 25% 小 随着Y值的增大,φ(CH3OH)减小,平衡CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)向逆反应方向进行,故Y为温度 A CHO*+3H*=CO*+4H*(或CHO*=CO*+H*) 4×10-9
【解析】
⑴未断键的可以不计算,只计算断键和成键的,计算该反应的ΔH。
⑵按照三步走书写,再计算转化率;根据图象得出X轴上a点的数值比b点小;根据随着Y值的增大,φ(CH3OH)减小,平衡CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)向逆反应方向进行,故Y为温度。
(3)由活化能E值推测,甲醇裂解过程主要历经的方式应为A,根据图象得出,放热最多的步骤是CHO*+3H*的反应阶段。
(4)常温下,PbI2饱和溶液(呈黄色)中c(Pb2+)=1.0×10-3 mol·L-1,根据离子浓度来进行计算,
⑴未断键的可以不计算,只计算断键和成键的,因此该反应的ΔH=351 + 393 – 293 – 463 = -12 kJ·mol-1,故答案为:-12。
⑵
CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)
开始:1mol 2mol 0
转化:xmol 2xmol xmol
平衡:(1-x)mol (2-2x)mol xmol
,解得x = 0.25 mol,
①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为25%,故答案为:25%。
②根据图象得出X轴上a点的数值比b点小,某同学认为上图中Y轴表示温度,其判断的理由是随着Y值的增大,φ(CH3OH)减小,平衡CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)向逆反应方向进行,故Y为温度,故答案为:小;随着Y值的增大,φ(CH3OH)减小,平衡CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)向逆反应方向进行,故Y为温度。
(3)由活化能E值推测,甲醇裂解过程主要历经的方式应为A,该历程中,放热最多的步骤是CHO*+3H*的反应阶段,因此该反应的化学方程式为CHO*+3H*=CO*+4H*(或CHO*=CO*+H*),故答案为:A;CHO*+3H*=CO*+4H*(或CHO*=CO*+H*)。
(4)常温下,PbI2饱和溶液(呈黄色)中c(Pb2+)=1.0×10-3 mol·L-1,则,故答案为:4×10-9。
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【题目】25℃时,浓度均为0.1 mol/L的溶液,其pH如下表所示。有关说法正确的是
序号 | ① | ② | ③ | ④ |
溶液 | NaCl | CH3COONH4 | NaF | NaHCO3 |
pH | 7.0 | 7.0 | 8.1 | 8.4 |
A.酸性强弱:H2CO3>HF
B.①和②中溶质均未水解
C.离子的总浓度:①>③
D.④中:c(HCO3-) + 2c(CO32-) + c(H2CO3)0.1 mol/L