1、
合理利用资源成为当今研究热点。CH3NH2、PbI2及HI常用作合成太阳能电池的敏化剂甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)的主要原料。
(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g) ΔH。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 | E1 | E2 | E3 | E4 |
则上述热化学方程式中ΔH=___kJ·mol-1。
(2)可利用水煤气合成上述反应所需甲醇。反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0。在一定条件下,将1molCO和2molH2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___。
②图中Y轴表示温度,其判断的理由是__。
(3)可利用四氧化三铅和氢碘酸反应制备难溶PbI2,若反应中生成amolPbI2,则转移电子的物质的量为___。
(4)将二氧化硫通入碘水制备HI的反应曲线如图所示,其反应原理为:SO2+I2+2H2O=3H++HSO4-+2I-,I2+I-I3-,图中曲线a、b分别代表的微粒是__和__(填微粒符号);由图知要提高碘的还原率,除控制温度外,还可以采取的措施是___。
(E1+E3)-(E2+E4) 25% 随着Y值增加φ(CH3OH)减小,平衡CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)逆移 amol HSO4- I3- 减小的投料比
(1)反应热=反应物总键能-生成物总键能;
(2)①依据题意建立三段式求解可得;
②该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动;
(3)四氧化三铅和氢碘酸发生氧化还原反应制备生成PbI2、I2和H2O,反应的化学方程式为Pb3O4+8HI=3PbI2+I2+4H2O;
(4)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;减小的投料比能提高碘的还原率。
(1)反应热=反应物总键能-生成物总键能,由题给键能数据可知△H=(E1+E3)-(E2+E4),故答案为:(E1+E3)-(E2+E4);
(2)①设CO的转化率为x,由题意建立如下三段式:
由平衡时CH3OH的体积分数为10%可得×100%=10%,x=0.25即25%,故答案为:25%;
②该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,由图可知,随着Y值的增加,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)减小,说明平衡向逆反应方向移动,则Y表示温度,故答案为:随着Y值增加φ(CH3OH)减小,平衡CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)逆移;
(3)四氧化三铅中铅元素的化合价为+价,碘化铅中铅元素的化合价为+2价,铅元素化合价降低,反应中四氧化三铅作氧化剂,HI作还原剂,碘元素化合价-1价变化为0价,生成I2,则四氧化三铅和氢碘酸发生氧化还原反应生成PbI2、I2和H2O,反应的化学方程式为Pb3O4+8HI=3PbI2+I2+4H2O,由方程式可知每生成3molPbI2的反应中电子转移2mol,则生成amolPbI2转移电子的物质的量为amol,故答案为:amol;
(4)由图象可知,b为从零越来越大的离子,结合反应原理为SO2+I2+2H2O=3H++HSO4-+2I-和I2+I-I3-可知反应中越来越多的离子为I3-,反应过程中氢离子和硫酸氢根离子始终不变,但氢离子的物质的量是硫酸氢根的3倍,则图中曲线a、b分别代表的微粒是HSO4-、I3-;由图可知,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的投料比,故答案为:HSO4-;I3-;减小的投料比。
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