Question

11．隨著科技的進(jìn)步，合理利用資源、保護(hù)環(huán)境成為當(dāng)今社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)．甲胺鉛碘（CH₃NH₃PbI₃）用作全固態(tài)鈣鈦礦敏化太陽(yáng)能電池的敏化劑，可由CH₃NH₂、PbI₂及HI為原料合成，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）△H．已知該反應(yīng)中相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下：

共價(jià)鍵	C-O	H-O	N-H	C-N
鍵能/kJ•mol-1	351	463	393	293

則該反應(yīng)的△H=-12kJ•mol^-1
（2）上述反應(yīng)中所需甲醇工業(yè)上利用水煤氣合成，反應(yīng)為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0．在一定條件下，將l mol CO和2mol H₂通入密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)改變某一外界條件（溫度或壓強(qiáng)）時(shí)，CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)φ（CH₃OH）變化趨勢(shì)如圖所示：

①平衡時(shí)，M點(diǎn)CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)為10%，則CO的轉(zhuǎn)化率為25%．
②X軸上a點(diǎn)的數(shù)值比b點(diǎn)�。ㄌ睢按蟆被颉靶　保�．某同學(xué)認(rèn)為上圖中Y軸表示溫度，你認(rèn)為他判斷的理由是隨著Y值的增加，CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)φ（CH₃OH）減小，平衡逆向移動(dòng)，故Y表示溫度．
（3）實(shí)驗(yàn)室可由四氧化三鉛和氫碘酸反應(yīng)制備難溶的PbI₂，則每生成3mol PbI₂的反應(yīng)中，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol
（4）常溫下，PbI₂飽和溶液（呈黃色）中c（Pb²⁺）=1.0×10^-3 mol•L^-1，則Ksp（PbI₂）=4×10^-9；已知Ksp（PbCl₂）=1.6×10^-5，則轉(zhuǎn)化反應(yīng)PbCl₂（s）+2I^-（aq）?PbI₂（s）+2Cl^-（aq）的平衡常數(shù)K=4000
（5）分解HI曲線(xiàn)和液相法制備HI反應(yīng)曲線(xiàn)分別如圖1和圖2所示：

①反應(yīng)H₂（g）+I₂（g）?2HI（g） 的△H小于（填大于或小于）0．
②將二氧化硫通入碘水中會(huì)發(fā)生反應(yīng)：SO₂+I₂+2H₂O?3H⁺+HSO₄+2I^-，I₂+I^-?I₃^-，
圖2中曲線(xiàn)a、b分別代表的微粒是H⁺、I₃^-（填微粒符號(hào)）；由圖2 知要提高碘的還原率，除控制溫度外，還可以采取的措施是減小$\frac{n（{I}_{2}）}{n（S{O}_{2}）}$的投料比．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能；
（2）①根據(jù)三行式計(jì)算得到；
②根據(jù)圖示信息：X軸上a點(diǎn)的數(shù)值比b點(diǎn)小，隨著Y值的增加，CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)φ（CH₃OH）減小，結(jié)合平衡移動(dòng)原理回答；
（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(xué)方程式為：Pb₃O₄+8HI=3PbI₂+I₂+4H₂O，鉛已達(dá)最高價(jià)態(tài)，有較強(qiáng)氧化性，氫碘酸還原性較強(qiáng)，易被四氧化三鉛氧化為碘．，結(jié)合電子守恒計(jì)算；
（4）PbI₂飽和溶液（呈黃色）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，則Ksp（PbI₂）=c（Pb²⁺）c²（I^-）；反應(yīng)PbCl₂（s）+2I^-（aq）?PbI₂（s）+2Cl^-（aq）的平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（C{l}^{-}）}{{c}^{2}（{I}^{-}）}$=$\frac{{c}^{2}（C{l}^{-}）}{{c}^{2}（{I}^{-}）}$×$\frac{c（P^{2+}）}{c（P^{2+}）}$=$\frac{Ksp（PbC{l}_{2}）}{Ksp（Pb{I}_{2}）}$；
（5）①圖象中分析可知隨的升高，HI減小，H₂增大，反應(yīng)H₂（g）+I₂（g）?2HI（g） 說(shuō)明升溫平衡逆向進(jìn)行；
②根據(jù)圖象b為從零越來(lái)越大的離子，a為不變的離子，結(jié)合反應(yīng)過(guò)程分析判斷；減小$\frac{n（{I}_{2}）}{n（S{O}_{2}）}$的投料比提高碘的還原率；

解答 解：（1）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，故△H=
（2）①設(shè)CO的轉(zhuǎn)化量是x，則
               CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；
初始量：1mol          2mol             0
變化量：x              2x                 x
平衡量：1-x          2-2x           x
平衡時(shí)，CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)為10%，則$\frac{x}{1-x+2-2x+x}$×100%=10%，
x=0.25，
所以CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.25mol}{1mol}$×100%=25%，
故答案為：25%；
②根據(jù)圖示信息：X軸上a點(diǎn)的數(shù)值比b點(diǎn)小，隨著Y值的增加，CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)φ（CH₃OH）減小，平衡逆向移動(dòng)，故Y表示溫度，
故答案為：小；隨著Y值的增加，CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)φ（CH₃OH）減小，平衡逆向移動(dòng)，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(xué)方程式為：Pb₃O₄+8HI=3PbI₂+I₂+4H₂O，HI做還原劑，碘元素化合價(jià)-1價(jià)變化為I₂，每生成3mol PbI₂的反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移2mol，
故答案為：2mol；
（4）PbI₂飽和溶液（呈黃色）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，則Ksp（PbI₂）=c（Pb²⁺）c²（I^-）=1.0×10^-3 mol•L^-1×（2.0×10^-3mol/L）²=4×10^-9；反應(yīng)PbCl₂（s）+2I^-（aq）?PbI₂（s）+2Cl^-（aq）的平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（C{l}^{-}）}{{c}^{2}（{I}^{-}）}$=$\frac{{c}^{2}（C{l}^{-}）}{{c}^{2}（{I}^{-}）}$×$\frac{c（P^{2+}）}{c（P^{2+}）}$=$\frac{Ksp（PbC{l}_{2}）}{Ksp（Pb{I}_{2}）}$=$\frac{1.6×1{0}^{-5}}{4×1{0}^{-9}}$=4000，
故答案為：4×10^-9；4000；
（5）①圖象中分析可知隨的升高，HI減小，H₂增大，反應(yīng)H₂（g）+I₂（g）?2HI（g） 說(shuō)明升溫平衡逆向進(jìn)行，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，
故答案為：小于；
②由圖象b為從零越來(lái)越大的離子，則根據(jù)SO₂+I₂+2H₂O=3H⁺+HSO₄^-+2I^-，I^-+I₂?I₃^-，反應(yīng)中越來(lái)越多的離子為I₃^-，反應(yīng)過(guò)程中氫離子始終不變，由圖2 知要提高碘的還原率，除控制溫度外，還可以采取的措施是減小$\frac{n（{I}_{2}）}{n（S{O}_{2}）}$的投料比，
故答案為：H⁺、I₃^-； 減小$\frac{n（{I}_{2}）}{n（S{O}_{2}）}$的投料比．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了反應(yīng)能量變化和鍵能的計(jì)算關(guān)系，化學(xué)平衡三行計(jì)算和平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算，沉淀溶解平衡的理解應(yīng)用、圖象變化特征和氧化還原反應(yīng)原理等知識(shí)點(diǎn)，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．