Question

【题目】甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)可用作全固态钙钛矿敏化太阳能电池的敏化剂，该物质可由甲胺(CH3NH2)、PbI2及HI为原料来合成。请回答下列问题：

(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)===CH3NH2(g)+H2O(g)，已知该反应中相关化学键的键能数据如下表所示：

则该反应的△H=___________kJ·mol－1

(2)工业上利用水煤气合成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0。一定温度下，向体积为2L的密闭容器中加人CO和H2，5min末反应达到化学平衡状态，测得各组分浓度如下表所示。

①0～5min内，用CO表示的平均反应速率为___________。

②既能加快反应速率，又能提高氢气转化率的措施有___________(答一条即可)。

③能说明上述反应已达化学平衡状态的是___________(填字母)。

A.v正(CO)=2v逆(H2)

B.混合气体密度保持不变

C.反应容器内压强保持不变

D.混合气体的平均摩尔质量不变

(3)PbI2可由Pb3O4和HI反应制备，反应的化学方程式为___________。

(4)常温下PbI2饱和溶液中c(I－)=2.0×10－3mol·L－1，则Ksp(PbI2)=___________；已知Ksp(PbS)=4.0×10－28，则反应PbI2(s)+S2－(aq)PbS(s)+2I－(aq)的平衡常数K=___________。

(5)HI的分解反应曲线和液相法制备HI的反应曲线分别如图1和图2所示：

①反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的△H___________(填“>”或“<")0。

②将SO2通入碘水中会发生反应：SO2+I2+2H2O===4H++SO42－+2I－，I2+I－I3－。图2中曲线b所代表的微粒是___________(填微粒符号)。

Answer 1

【答案】-12 0.12molL-1·min-1 加压（或增大CO的浓度） CD Pb3O4+8HI=3PbI2+I2+4H20 4.0×10-9 1.0×1019 ＜ I3-

【解析】

（1）根据CH3OH(g)+NH3(g)===CH3NH2(g)+H2O(g) △H=反应物的键能之和-生成物的键能之和来计算。

（2）①根据速率之比等于化学计量数之比，推出v(CH3OH)=v(CO)，从而求出v(CO)。

②提高氢气转化率要使平衡右移。

③A.如果是2v正(CO)=v逆(H2)，可以说明反应达到平衡状态。

B.该反应体系中气体的密度始终不变，不能根据密度判断平衡状态。

C.反应前后气体分子数目不等，故反应容器内压强保持不变，可以说明反应达到平衡状态。

D. 混合气体的平均摩尔质量=气体总质量/气体的总物质的量，总质量是一定的，反应前后气体分子数目不等，气体总物质的量如果不变，混合气体的平均摩尔质量就不变，所以混合气体的平均摩尔质量不变可以说明反应达到平衡状态。

（3）PbI2可由Pb3O4和HI反应制备，同时生成I2，Pb元素化合价从8/3价变为+2价，I元素化合价从-1价变为0价，根据电荷守恒、质量守恒配平。

（4）Ksp(PbI2)=c(Pb2+) c2(I-)=1.0×10－3× (2.0×10－3)2=4.0×10-9，反应PbI2(s)+S2－(aq)PbS(s)+2I－(aq)的平衡常数K= c2(I-)/ c(S2-)= [Ksp(PbI2)/ c(Pb2+)]/[ Ksp(PbS)/ c(Pb2+)]=4.0×10-9/4.0×10－28=1.0×1019。

（5）①升温，HI的物质的量减少，即平衡左移，所以正反应为放热反应，△H＜0。

②根据SO2+I2+2H2O===4H++SO42－+2I－，I2+I－I3－得，随着n(I2)/ n(SO2)的增大，n(H+)和n(SO42－)保持不变，而n(I3－)增大，所以b所代表的微粒是I3－。

（1）CH3OH(g)+NH3(g)===CH3NH2(g)+H2O(g) △H=反应物的键能之和-生成物的键能之和=（351+393-463-293）KJ/mol=-12 KJ/mol，故答案为：-12。

（2）①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，速率之比等于化学计量数之比，所以v(CH3OH)=v(CO)=0.6mol/L/5min=0.12molL-1·min-1，故答案为：0.12molL-1·min-1。

②提高氢气转化率要使平衡右移，既能加快反应速率，又能提高氢气转化率的措施有加压（或增大CO的浓度），故答案为：加压（或增大CO的浓度）。

③A.如果是2v正(CO)=v逆(H2)，可以说明反应达到平衡状态，故A错误；

B.该反应体系中气体的密度始终不变，不能根据密度判断平衡状态，故B错误；

C.反应前后气体分子数目不等，故反应容器内压强保持不变，可以说明反应达到平衡状态，故C正确；

D. 混合气体的平均摩尔质量=气体总质量/气体的总物质的量，总质量是一定的，反应前后气体分子数目不等，气体总物质的量如果不变，混合气体的平均摩尔质量就不变，所以混合气体的平均摩尔质量不变可以说明反应达到平衡状态，故D正确。

故选CD。

（3）PbI2可由Pb3O4和HI反应制备，同时生成I2，Pb元素化合价从8/3价变为+2价，I元素化合价从-1价变为0价，根据电荷守恒、质量守恒配平可得反应的化学方程式为Pb3O4+8HI=3PbI2+I2+4H20，故答案为：Pb3O4+8HI=3PbI2+I2+4H20。

（4）Ksp(PbI2)=c(Pb2+) c2(I-)=1.0×10－3× (2.0×10－3)2=4.0×10-9，反应PbI2(s)+S2－(aq)PbS(s)+2I－(aq)的平衡常数K= c2(I-)/ c(S2-)= [Ksp(PbI2)/ c(Pb2+)]/[ Ksp(PbS)/ c(Pb2+)]=4.0×10-9/4.0×10－28=1.0×1019，故答案为：4.0×10-9 ；1.0×1019。

（5）①升温，HI的物质的量减少，即平衡左移，所以正反应为放热反应，△H＜0，故答案为：＜。

②根据SO2+I2+2H2O===4H++SO42－+2I－，I2+I－I3－得，随着n(I2)/ n(SO2)的增大，n(H+)和n(SO42－)保持不变，而n(I3－)增大，所以b所代表的微粒是I3－，故答案为：I3－。