Question

【題目】甲胺鉛碘(CH3NH3PbI3)可用作全固態(tài)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(yīng)為CH3OH(g)＋NH3(g)CH3NH2(g)＋H2O(g)　ΔH。已知該反應(yīng)中相關(guān)化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下：

共價鍵	C—O	H—O	N—H	C—N
鍵能/(kJ/mol)	351.5	463	393	293

則該反應(yīng)的ΔH＝________kJ/mol。

(2)上述反應(yīng)中所需的甲醇工業(yè)上利用水煤氣合成，反應(yīng)為CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0。在一定條件下，將1 mol CO和2 mol H2通入密閉容器中進行反應(yīng)，當改變某一外界條件(溫度或壓強)時，CH3OH的體積分數(shù)φ(CH3OH)變化趨勢如圖所示：

①下列說法不能判斷該反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài)的是________。

A.體系中氣體的密度保持不變

B.CO的消耗速率與CH3OH的消耗速率相等

C.體系中CO的轉(zhuǎn)化率和H2的轉(zhuǎn)化率相等

D.體系中CH3OH的體積分數(shù)保持不變

②平衡時，M點CH3OH的體積分數(shù)為10%，則CO的轉(zhuǎn)化率為________。

③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)實驗室可由四氧化三鉛和氫碘酸反應(yīng)制備難溶的PbI2，同時生成I2，寫出發(fā)生的化學反應(yīng)方程式__________________。

(4)HI的制備：將0.8molI2(g)和1.2molH2(g)置于某1L密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)：I2(g)+H2(g)2HI(g)并達到平衡。HI的體積分數(shù)隨時間的變化如表格所示：

時間(min)	1	2	3	4	5	6	7/span>
HI體積分數(shù)	26%	42%	52%	57%	60%	60%	60%

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____________。

②反應(yīng)達到平衡后，在7min時將容器體積壓縮為原來的一半，請在圖中畫出c(HI)隨時間變化的曲線_______________。

Answer 1

【答案】-11.5 BD 25% X軸上a點的數(shù)值比b點小，隨著Y值的增加，CH3OH的體積分數(shù)φ(CH3OH)減小，平衡逆向移動 Pb3O4+8HI=3PbI2+I2+4H2O 12

【解析】

(1)反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能—生成物總鍵能，故△H=[3E(C—H)+E(C—O)+E(H—O)+3E(N—H)]-[3 E(C—H)+E(C—N)+2E(N—H)+2E(H—O)]=(351.5+393-293-463)kJ/mol=-11.5kJ/mol；

(2)①A.由于體系的體積不變，氣體的質(zhì)量不變，所以任何情況下氣體的密度保持不變，故不能作為判斷平衡的標志，A錯誤；

B.CO是反應(yīng)物，CH3OH是生成物，二者的系數(shù)相等，CO的消耗速率與等于CH3OH的消耗速率相等，則反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，B正確；

C.CO、H2都是反應(yīng)物，二者反應(yīng)的物質(zhì)的量的比是1：2，加入的二者的物質(zhì)的量的比是1:2，所以任何情況下體系中CO的轉(zhuǎn)化率和H2的轉(zhuǎn)化率相等，不能判斷反應(yīng)是否為平衡狀態(tài)，C錯誤；

D.若反應(yīng)未達到平衡狀態(tài)，則CH3OH的體積分數(shù)就會發(fā)生變化，現(xiàn)在體系中CH3OH的體積分數(shù)保持不變，則反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，D正確；

故合理選項是BD；

②對于反應(yīng)CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0。正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，

初始量： 1mol 2mol 0

變化量： x 2x x

平衡量： 1-x 2-2x x

平衡時，CH3OH的體積分數(shù)為10%，則，解得x=0.25，所以CO的轉(zhuǎn)化率為。

③根據(jù)圖示信息：X軸上a點的數(shù)值比b點小，隨著Y值的增加，CH3OH的體積分數(shù)φ(CH3OH)減小，平衡逆向移動，故Y表示溫度；

(3)由四氧化三鉛和氫碘酸反應(yīng)制備難溶的PbI2，反應(yīng)的化學方程式為：Pb3O4+8HI=3PbI2+I2+4H2O；

(4)①由表中數(shù)據(jù)可知，5min時處于平衡狀態(tài)，設(shè)I2消耗濃度為xmol/L，則：

I2(g) + H2(g)2HI(g)

起始濃度(mol/L)：0.8 1.2 0

轉(zhuǎn)化濃度(mol/L)：x x 2x

平衡濃度(mol/L) 0.8-x 1.2-x 2x

HI的體積分數(shù)為60%，則：=60%，解得x=0.6，化學平衡常數(shù)K=。

②達到平衡后，HI的濃度為1.2mol/L，在7min時將容器體積壓縮為原來的一半，由于該反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，所以壓強增大，化學平衡不發(fā)生移動，HI的濃度變?yōu)樵�平衡�?/span>2倍，即HI濃度變?yōu)?/span>2.4mol/L，c(HI)隨時間變化的曲線為：

。