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)用作全固態鈣鈦礦敏化太陽能電池的敏化劑，可由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)　ΔH。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	C—H
鍵能/kJ·mol－1	351	463	393	293	414

則該反應的ΔH＝_________kJ·mol－1。

(2)上述反應中所需的甲醇工業上利用水煤氣合成，反應為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，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)工業上可采用CH3OHCO+2H2的方法來制取高純度的CO和H2。我國學者采用量子力學方法，通

過計算機模擬，研究了在鈀基催化劑表面上甲醇制氫的反應歷程，其中吸附在鈀催化劑表面上的物種用*標注。

甲醇（CH3OH）脫氫反應的第一步歷程，有兩種可能方式：

方式 A：CH3OH* →CH3O* ＋H* Ea= +103.1kJ·mol-1

方式 B：CH3OH* →CH3* ＋OH* Eb= +249.3kJ·mol-1

由活化能E值推測，甲醇裂解過程主要歷經的方式應為_________(填A、B)。

下圖為計算機模擬的各步反應的能量變化示意圖。

該歷程中，放熱最多的步驟的化學方程式為______________________________________________。

(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)＝_________。

Answer 1

【答案】-12 25% 小 隨著Y值的增大，φ(CH3OH)減小，平衡CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)向逆反應方向進行，故Y為溫度 A CHO*＋3H*=CO*＋4H*（或CHO*=CO*＋H*） 4×10-9

【解析】

⑴未斷鍵的可以不計算，只計算斷鍵和成鍵的，計算該反應的ΔH。

⑵按照三步走書寫，再計算轉化率；根據圖象得出X軸上a點的數值比b點��；根據隨著Y值的增大，φ(CH3OH)減小，平衡CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)向逆反應方向進行，故Y為溫度。

(3)由活化能E值推測，甲醇裂解過程主要歷經的方式應為A，根據圖象得出，放熱最多的步驟是CHO*＋3H*的反應階段。

(4)常溫下，PbI2飽和溶液(呈黃色)中c(Pb2+)＝1.0×10-3 mol·L－1，根據離子濃度來進行計算，

⑴未斷鍵的可以不計算，只計算斷鍵和成鍵的，因此該反應的ΔH＝351 + 393 – 293 – 463 = -12 kJ·mol－1，故答案為：-12。

⑵

CO(g) ＋ 2H2(g) CH3OH(g)

開始：1mol 2mol 0

轉化：xmol 2xmol xmol

平衡：(1-x)mol (2-2x)mol xmol

，解得x = 0.25 mol，

①平衡時，M點CH3OH的體積分數為10%，則CO的轉化率為25%，故答案為：25%。

②根據圖象得出X軸上a點的數值比b點小，某同學認為上圖中Y軸表示溫度，其判斷的理由是隨著Y值的增大，φ(CH3OH)減小，平衡CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)向逆反應方向進行，故Y為溫度，故答案為：�。浑S著Y值的增大，φ(CH3OH)減小，平衡CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)向逆反應方向進行，故Y為溫度。

(3)由活化能E值推測，甲醇裂解過程主要歷經的方式應為A，該歷程中，放熱最多的步驟是CHO*＋3H*的反應階段，因此該反應的化學方程式為CHO*＋3H*=CO*＋4H*（或CHO*=CO*＋H*），故答案為：A；CHO*＋3H*=CO*＋4H*（或CHO*=CO*＋H*）。

(4)常溫下，PbI2飽和溶液(呈黃色)中c(Pb2+)＝1.0×10-3 mol·L－1，則，故答案為：4×10-9。