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

键能/kJ·mol-1

351

463

393

293

则该反应的ΔH=_______。

(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)实验室可由四氧化三铅和氢碘酸反应制备难溶的PbI2,则每生成3 mol PbI2的反应中,转移电子的物质的量为__________。

(4)常温下,PbI2饱和溶液(呈黄色)中c(Pb2+)=1.0×10-3mol·L-1,则Ksp(PbI2)=_________;已知Ksp(PbCl2)=1.6×10-5,则转化反应PbCl2(s)+2I-(aq) PbI2(s)+2Cl-(aq)的平衡常数K=_________。

(5)分解HI曲线和液相法制备HI反应曲线分别如图1和图2所示:

①反应H2(g)+I2(g) =2HI(g) 的ΔH__________(填大于或小于)0。

②将二氧化硫通入碘水中会发生反应:SO2+I2+2H2O=3H++HSO4-+2I-,I2+I-I3-,图2中曲线a、b分别代表的微粒是________、_________(填微粒符号);由图2 知要提高碘的还原率,除控制温度外,还可以采取的措施是___________________________________。

【答案】-12kJ/mol 25% 小 随着Y值的增加,的体积分数减小,平衡CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)逆向移动,故Y表示温度 2mol 4000 小于 减小的投料比

【解析】

(1)反应热反应物总键能生成物总键能,故,故答案为:;

(2)①设CO的转化量是x mol,则

根据题意,平衡时,的体积分数为,则,,所以CO的转化率为,故答案为:;

②根据图示信息:X轴上a点的数值比b点小,随着Y值的增加,的体积分数减小,平衡逆向移动,故Y表示温度,故答案为:小;随着Y值的增加,的体积分数减小,平衡逆向移动,故Y表示温度;

(3)由四氧化三铅和氢碘酸反应制备难溶的,反应的化学方程式为:,HI做还原剂,碘元素化合价价变化为,每生成3mol的反应中电子转移2mol,故答案为:2mol;

(4)饱和溶液呈黄色中,沉淀溶解平衡,,,则;反应的平衡常数,故答案为:;4000;

(5)①图象中分析可知随温度的升高,HI减小,增大,反应说明升温平衡逆向进行,正反应为放热反应,,故答案为:小于;

②根据图知,b为从0逐渐增大的两种,a和c始终不变,且a、c的物质的量之比为3:1,根据、,反应中越来越多,H+、HSO4-始终不变,且n(H+):n(HSO4-)=3:1,所以a为H+、b为I3-;由图2知,横坐标数值越大I3-越多、I-越少,要提高碘的还原率需要控制温度外,还需要减小的投料比,故答案为:、;减小的投料比。

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