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【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。

练习册系列答案
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【题目】过氧化钙可用于治理赤潮、应急供氧等。已知:过氧化钙,为白色或淡黄色结晶粉末,难溶于水,不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,常温下干燥品很稳定,能溶于稀酸生成过氧化氢。某小组同学探究过氧化钙的制法和性质:

(1)甲、乙两位同学设计的过氧化钙实验室制法如下,其中产率较低的是______(填A、B)

方法A Ca (OH)2 (s) + H2O2 CaO2 (s) + 2H2O

方法B CaCl2 (s) + H2O2 CaO2 (s) + 2HCl

方法A所得产品中纯度不高,所含杂质主要是 ___________(填化学式)

如果不加入稳定剂,则两种方法都需在5℃以下进行实验,原因可能是______________。

(2)丙同学认为CO2、SO2与过氧化钙的反应原理相同,丁同学认为SO2具有较强的还原性,而CO2没有,故而反应原理不相同。他们设计了如下实验装置,通过测量装置E中所得气体体积判断反应情况:

①试剂B的作用是____________________。

②若实验中SO2足量,且与过氧化钙充分反应,取反应后的固体进行探究,以验证过氧化钙与SO2反应的生成物。若SO2未被氧化,则反应的化学方程式为:______________________________。

③装置E中收集到的氧气体积为V L(已换算成标准状况下),若SO2完全被氧化,则V =______。

(3)某工厂利用电石渣(主要成分为氢氧化钙)生产过氧化钙的生产流程如下:

用上述方法制备过氧化钙(CaO2·8H2O),搅拌步骤的化学方程式是______________。

②某小组釆用单变量法确定温度、H2O2浓度对产率的影响,结果如下,则实际生产应选择的适宜条件为__________。

H2O2 %

30%

25%

20%

15%

10%

5%

产率

60.40

62.42

64.54

63.20

63.10

62.40

温度(℃)

50

40

30

20

10

0

产率

43.24

52.80

64.54

63.80

60.45

52.40

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