Question

11．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）△H．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△H=-12kJ•mol^-1
（2）上述反应中所需甲醇工业上利用水煤气合成，反应为CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0．在一定条件下，将l mol CO和2mol 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25%．
②X轴上a点的数值比b点小（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随着Y值的增加，CH₃OH的体积分数φ（CH₃OH）减小，平衡逆向移动，故Y表示温度．
（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3mol PbI₂的反应中，转移电子的物质的量为2mol
（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）=4×10^-9；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=4000
（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△H小于（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H⁺、I₃^-（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减小$\frac{n（{I}_{2}）}{n（S{O}_{2}）}$的投料比．

Answer 1

分析 （1）反应热=反应物总键能-生成物总键能；
（2）①根据三行式计算得到；
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，CH₃OH的体积分数φ（CH₃OH）减小，结合平衡移动原理回答；
（3）由四氧化三铅和氢碘酸反应制备难溶的PbI₂，反应的化学方程式为：Pb₃O₄+8HI=3PbI₂+I₂+4H₂O，铅已达最高价态，有较强氧化性，氢碘酸还原性较强，易被四氧化三铅氧化为碘．，结合电子守恒计算；
（4）PbI₂饱和溶液（呈黄色）中c（Pb²⁺）=1.0×10^-3 mol•L^-1，沉淀溶解平衡PbI₂（s）?Pb²⁺（aq）+2I^-（aq），c（Pb²⁺）=1.0×10^-3 mol•L^-1，c（I^-）=2.0×10^-3mol/L，则Ksp（PbI₂）=c（Pb²⁺）c²（I^-）；反应PbCl₂（s）+2I^-（aq）?PbI₂（s）+2Cl^-（aq）的平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（C{l}^{-}）}{{c}^{2}（{I}^{-}）}$=$\frac{{c}^{2}（C{l}^{-}）}{{c}^{2}（{I}^{-}）}$×$\frac{c（P{b}^{2+}）}{c（P{b}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（PbC{l}_{2}）}{Ksp（Pb{I}_{2}）}$；
（5）①图象中分析可知随的升高，HI减小，H₂增大，反应H₂（g）+I₂（g）?2HI（g） 说明升温平衡逆向进行；
②根据图象b为从零越来越大的离子，a为不变的离子，结合反应过程分析判断；减小$\frac{n（{I}_{2}）}{n（S{O}_{2}）}$的投料比提高碘的还原率；

解答 解：（1）反应热=反应物总键能-生成物总键能，故△H=
（2）①设CO的转化量是x，则
               CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；
初始量：1mol          2mol             0
变化量：x              2x                 x
平衡量：1-x          2-2x           x
平衡时，CH₃OH的体积分数为10%，则$\frac{x}{1-x+2-2x+x}$×100%=10%，
x=0.25，
所以CO的转化率为$\frac{0.25mol}{1mol}$×100%=25%，
故答案为：25%；
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，CH₃OH的体积分数φ（CH₃OH）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，CH₃OH的体积分数φ（CH₃OH）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PbI₂，反应的化学方程式为：Pb₃O₄+8HI=3PbI₂+I₂+4H₂O，HI做还原剂，碘元素化合价-1价变化为I₂，每生成3mol PbI₂的反应中电子转移2mol，
故答案为：2mol；
（4）PbI₂饱和溶液（呈黄色）中c（Pb²⁺）=1.0×10^-3 mol•L^-1，沉淀溶解平衡PbI₂（s）?Pb²⁺（aq）+2I^-（aq），c（Pb²⁺）=1.0×10^-3 mol•L^-1，c（I^-）=2.0×10^-3mol/L，则Ksp（PbI₂）=c（Pb²⁺）c²（I^-）=1.0×10^-3 mol•L^-1×（2.0×10^-3mol/L）²=4×10^-9；反应PbCl₂（s）+2I^-（aq）?PbI₂（s）+2Cl^-（aq）的平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（C{l}^{-}）}{{c}^{2}（{I}^{-}）}$=$\frac{{c}^{2}（C{l}^{-}）}{{c}^{2}（{I}^{-}）}$×$\frac{c（P{b}^{2+}）}{c（P{b}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（PbC{l}_{2}）}{Ksp（Pb{I}_{2}）}$=$\frac{1.6×1{0}^{-5}}{4×1{0}^{-9}}$=4000，
故答案为：4×10^-9；4000；
（5）①图象中分析可知随的升高，HI减小，H₂增大，反应H₂（g）+I₂（g）?2HI（g） 说明升温平衡逆向进行，正反应为放热反应，△H＜0，
故答案为：小于；
②由图象b为从零越来越大的离子，则根据SO₂+I₂+2H₂O=3H⁺+HSO₄^-+2I^-，I^-+I₂?I₃^-，反应中越来越多的离子为I₃^-，反应过程中氢离子始终不变，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减小$\frac{n（{I}_{2}）}{n（S{O}_{2}）}$的投料比，
故答案为：H⁺、I₃^-； 减小$\frac{n（{I}_{2}）}{n（S{O}_{2}）}$的投料比．

点评 本题考查了反应能量变化和键能的计算关系，化学平衡三行计算和平衡转化率的计算，沉淀溶解平衡的理解应用、图象变化特征和氧化还原反应原理等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等．