Question

【題目】隨著科技的進步，合理利用資源、保護環境成為當今社會關注的焦點。甲胺鉛碘(CH3NH3PbI3)可用于全固態鈣鈦礦敏化太陽能電池的敏化劑，由CH3NH2、PbI2及HI為原料合成，回答下列問題：

（1）制取甲胺的反應為CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g)△H。已知該反應中相關化學鍵的鍵能數據如下：

共價鍵	C-O	H-O	N-H	C-N
鍵能/kJmol-1	351	463	393	293

則該反應的△H=________kJmol-1

（2）上述反應中所需甲醇工業上利用水煤氣合成，反應為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H＜0。在一定條件下，將lmolCO和2molH2通入密閉容器中進行反應，當改變某一外界條件（溫度或壓強）時，CH3OH的體積分數φ(CH3OH)變化趨勢如圖所示：

①平衡時，M點CH3OH的體積分數為10%，則CO的轉化率為____________________。

②X軸上a點的數值比b點_______（填“大”或“小”）。某同學認為上圖中Y軸表示溫度，你認為他判斷的理由是______________________________________。

（3）常溫下，已知：Ksp(PbI2)=4×10-9；已知Ksp(PbCl2)=1.6×10-5，則反應PbCl2(s)+2I-(aq)PbI2(s)+2Cl-(aq)的平衡常數K=_______________。

（4）分解HI曲線和液相法制備HI反應曲線分別如圖1和圖2所示：

①反應H2(g)+I2(g)2HI(g)的△H_______（填“>”或“<”）0。

②將二氧化硫通入碘水中會發生反應：SO2+I2+2H2O3H++HSO4-+2I-，I2+I-I3-，圖2中曲線a、b分別代表的微粒是_______、__________（填微粒符號）；由圖2知要提高碘的還原率，除控溫度外，還可以采取的措施是減小___________________________________。

Answer 1

【答案】 -12 25% 小 隨著Y值的增大，c(CH3OH)減小，平衡CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)向逆反應方向進行，故Y為溫度 4000 < 2H+ I3- 減小的投料比

【解析】分析：（1）根據“反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能”計算；

（2）①可設CO的轉化率為α，根據化學方程式及已知數據列三段式計算；②由CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H＜0可得，增大壓強平衡正向移動，升高溫度平衡逆向移動；

（3）根據K== 計算；

（4）①根據圖1，分解HI時HI與H2在平衡時的物質的量隨溫度的變化，判斷溫度對平衡移動的影響；②由二氧化硫通入碘水中發生的兩個反應可得：I2過量時，I-減小，I3-增多，且越大，I-會越小，I3-會越多；H+和HSO4-都不變，且n（H+）：n（HSO4-）=3：1，再結合圖2分析即可。

詳解：（1）設C-H鍵能為x kJmol-1，△H =反應物總鍵能-生成物總鍵能=3x kJmol-1+351 kJmol-1+463 kJmol-1+3×393 kJmol-1-（3x kJmol-1+293 kJmol-1+2×393 kJmol-1+2×463 kJmol-1）=-12 kJmol-1。

（2）①設CO的轉化率為α，CO和H2的初始物質的量分別為l mol、2 mol，則CO反應了α mol，由化學方程式列三段式可得：

，因為CH3OH(g)的體積分數=CH3OH(g)的物質的量分數，平衡時，M點CH3OH的體積分數為10%，則×100%=10%，解得：α=25%。

②根據圖示信息：X軸上a點的數值比b點小，隨著Y值的增加，CH3OH的體積分數φ（CH3OH）減小，平衡“CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H＜0”向逆反應方向進行，故Y表示溫度。

（3）由已知，發生反應PbCl2(s)+2I-(aq)PbI2(s)+2Cl-(aq)的溶液為PbCl2和PbI2的飽和溶液，所以K== ==4000。

（4）①由圖1可知，平衡時隨溫度的升高，HI減小，H2增大，則反應2HI(g)H2(g)+I2(g)正向吸熱，說明反應H2(g)+I2(g)2HI(g)正向放熱，故△H<0。

②根據圖2，b為從零逐漸增大的離子，a和c始終不變，且a、c物質的量之比為3：1，則根據SO2+I2+2H2O3H++HSO4-+2I-，I2+I-I3-，反應中I3-越來越多，H+和HSO4-始終不變，且n（H+）：n（HSO4-）=3：1，所以a為H+，b為I3-，由圖2知增大，I3-越多，則I-會越小，所以要提高碘的還原率，除控制溫度外，還可以減小的投料比。