Question

【題目】甲胺鉛碘(CH3NH3PbI3)可用作全固態(tài)鈣鈦礦敏化太陽(yáng)能電池的敏化劑，該物質(zhì)可由甲胺(CH3NH2)、PbI2及HI為原料來(lái)合成。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)制取甲胺的反應(yīng)為CH3OH(g)+NH3(g)===CH3NH2(g)+H2O(g)，已知該反應(yīng)中相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表所示：

則該反應(yīng)的△H=___________kJ·mol－1

(2)工業(yè)上利用水煤氣合成甲醇的反應(yīng)為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0。一定溫度下，向體積為2L的密閉容器中加人CO和H2，5min末反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，測(cè)得各組分濃度如下表所示。

①0～5min內(nèi)，用CO表示的平均反應(yīng)速率為___________。

②既能加快反應(yīng)速率，又能提高氫氣轉(zhuǎn)化率的措施有___________(答一條即可)。

③能說(shuō)明上述反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的是___________(填字母)。

A.v正(CO)=2v逆(H2)

B.混合氣體密度保持不變

C.反應(yīng)容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

D.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變

(3)PbI2可由Pb3O4和HI反應(yīng)制備，反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。

(4)常溫下PbI2飽和溶液中c(I－)=2.0×10－3mol·L－1，則Ksp(PbI2)=___________；已知Ksp(PbS)=4.0×10－28，則反應(yīng)PbI2(s)+S2－(aq)PbS(s)+2I－(aq)的平衡常數(shù)K=___________。

(5)HI的分解反應(yīng)曲線和液相法制備HI的反應(yīng)曲線分別如圖1和圖2所示：

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

②將SO2通入碘水中會(huì)發(fā)生反應(yīng)：SO2+I2+2H2O===4H++SO42－+2I－，I2+I－I3－。圖2中曲線b所代表的微粒是___________(填微粒符號(hào))。

Answer 1

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

【解析】

（1）根據(jù)CH3OH(g)+NH3(g)===CH3NH2(g)+H2O(g) △H=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和來(lái)計(jì)算。

（2）①根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，推出v(CH3OH)=v(CO)，從而求出v(CO)。

②提高氫氣轉(zhuǎn)化率要使平衡右移。

③A.如果是2v正(CO)=v逆(H2)，可以說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。

B.該反應(yīng)體系中氣體的密度始終不變，不能根據(jù)密度判斷平衡狀態(tài)。

C.反應(yīng)前后氣體分子數(shù)目不等，故反應(yīng)容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，可以說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。

D. 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量=氣體總質(zhì)量/氣體的總物質(zhì)的量，總質(zhì)量是一定的，反應(yīng)前后氣體分子數(shù)目不等，氣體總物質(zhì)的量如果不變，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量就不變，所以混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變可以說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。

（3）PbI2可由Pb3O4和HI反應(yīng)制備，同時(shí)生成I2，Pb元素化合價(jià)從8/3價(jià)變?yōu)?2價(jià)，I元素化合價(jià)從-1價(jià)變?yōu)?價(jià)，根據(jù)電荷守恒、質(zhì)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，反應(yīng)PbI2(s)+S2－(aq)PbS(s)+2I－(aq)的平衡常數(shù)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升溫，HI的物質(zhì)的量減少，即平衡左移，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0。

②根據(jù)SO2+I2+2H2O===4H++SO42－+2I－，I2+I－I3－得，隨著n(I2)/ n(SO2)的增大，n(H+)和n(SO42－)保持不變，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=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=（351+393-463-293）KJ/mol=-12 KJ/mol，故答案為：-12。

（2）①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以v(CH3OH)=v(CO)=0.6mol/L/5min=0.12molL-1·min-1，故答案為：0.12molL-1·min-1。

②提高氫氣轉(zhuǎn)化率要使平衡右移，既能加快反應(yīng)速率，又能提高氫氣轉(zhuǎn)化率的措施有加壓（或增大CO的濃度），故答案為：加壓（或增大CO的濃度）。

③A.如果是2v正(CO)=v逆(H2)，可以說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；

B.該反應(yīng)體系中氣體的密度始終不變，不能根據(jù)密度判斷平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；

C.反應(yīng)前后氣體分子數(shù)目不等，故反應(yīng)容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，可以說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；

D. 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量=氣體總質(zhì)量/氣體的總物質(zhì)的量，總質(zhì)量是一定的，反應(yīng)前后氣體分子數(shù)目不等，氣體總物質(zhì)的量如果不變，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量就不變，所以混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變可以說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確。

故選CD。

（3）PbI2可由Pb3O4和HI反應(yīng)制備，同時(shí)生成I2，Pb元素化合價(jià)從8/3價(jià)變?yōu)?2價(jià)，I元素化合價(jià)從-1價(jià)變?yōu)?價(jià)，根據(jù)電荷守恒、質(zhì)量守恒配平可得反應(yīng)的化學(xué)方程式為Pb3O4+8HI=3PbI2+I2+4H20，故答案為：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，反應(yīng)PbI2(s)+S2－(aq)PbS(s)+2I－(aq)的平衡常數(shù)K= c2(I-)/ c(S2-)= [Ksp(PbI2)/ c(Pb2+)]/[ Ksp(PbS)/ c(Pb2+)]=4.0×10-9/4.0×10－28=1.0×1019，故答案為：4.0×10-9 ；1.0×1019。

（5）①升溫，HI的物質(zhì)的量減少，即平衡左移，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，故答案為：＜。

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