Question

3．甲醇是基本有機(jī)化工原料．甲醇及其可制得產(chǎn)品的沸點(diǎn)如下．

名稱	甲醇	二甲胺	二甲基甲酰胺	甲醚	碳酸二甲酯
結(jié)構(gòu)式	CH3OH	（CH3）2NH	（CH3）2NCHO	CH3OCH	（CH3O）2CO
沸點(diǎn)（℃）	64.7	7.4	153℃	-24.9	90℃

（1）在425℃、A1₂O₃作催化劑，甲醇與氨氣反應(yīng)可以制得二甲胺．二甲胺顯弱堿性，與鹽酸反應(yīng)生成（CH₃）₂NH₂Cl，溶液中各離子濃度由大到小的順序?yàn)閏（Cl^-）＞c[（CH₃）₂NH²⁺]＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（2）甲醇合成二甲基甲酰胺的化學(xué)方程式為：2CH₃OH+NH₃+CO?（CH₃）₂NCHO+2H₂O△H若該反應(yīng)在常溫下能自發(fā)進(jìn)行，則△H＜0 （填“＞”、“＜”或“=“）．
（3）甲醇制甲醚的化學(xué)方程式為：2CH₃OH?CH₃OCH₃+H₂O△H．一定溫度下，在三個(gè)體積均為1.0L 的恒容密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)．

容器編號(hào)	溫度/℃	起始物質(zhì)的量/mol	平衡物質(zhì)的量/mol
		CH3OH	CH3OCH3	H2O
Ⅰ	387	0.20	x
Ⅱ	387	0.40		y
Ⅲ	207	0.20	0.090	0.090

①x/y=$\frac{1}{2}$．
②已知387℃時(shí)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=4．若起始時(shí)向容器I中充入0.1mol CH₃OH、
0，.15mol CH₃OCH₃和0.10mol H₂O，則反應(yīng)將向正（填“正”或“逆”）反應(yīng)方向進(jìn)行．
③容器Ⅱ中反應(yīng)達(dá)到平衡后，若要進(jìn)一步提高甲醚的產(chǎn)率，可以采取的措施為降溫．
（4）以甲醇為主要原料，電化學(xué)合成碳酸二甲酯工作原理如圖所示．

電源負(fù)極為B（填“A”或“B“），寫出陽極的電極反應(yīng)式2CH₃OH+CO-2e^-=（CH₃O）₂CO+2H⁺．
若參加反應(yīng)的O₂為1.12m³（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則制得碳酸二甲酯的質(zhì)量為9.00kg．

Answer 1

分析 （1）二甲胺顯弱堿性，與鹽酸反應(yīng)生成（CH₃）₂NH₂Cl，[（CH₃）₂NH₂²⁺]離子水解溶液顯酸性，據(jù)此判斷溶液中各離子濃度大��；
（2）反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)為：△H-T△S＜0分析；
（3）①2CH₃OH?CH₃OCH₃+H₂O，反應(yīng)前后物質(zhì)的量不變，容器Ⅰ，Ⅱ在相同條件下進(jìn)行，反應(yīng)前后物質(zhì)的量不變，起始量Ⅱ?yàn)棰竦?倍，生成物質(zhì)物質(zhì)的量也為二倍；
②計(jì)算此時(shí)濃度商，和平衡常數(shù)比較方向判斷反應(yīng)進(jìn)行方向；
③依據(jù)圖表 和平衡常數(shù)計(jì)算容器Ⅰ中甲醚物質(zhì)的量，和容器Ⅲ比較方向溫度變化，甲醚物質(zhì)的量的變化分析；
（4）圖分析可知?dú)潆x子移向陰極，則與此電極連接的為負(fù)極，陽極上是甲醇和一氧化碳反應(yīng)失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，依據(jù)電子守恒計(jì)算．

解答 解：（1）二甲胺顯弱堿性，與鹽酸反應(yīng)生成（CH₃）₂NH₂Cl，[（CH₃）₂NH₂²⁺]離子水解溶液顯酸性，據(jù)此判斷溶液中各離子濃度大小為：c（Cl^-）＞c[（CH₃）₂NH²⁺]＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
故答案為：c（Cl^-）＞c[（CH₃）₂NH²⁺]＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（2）甲醇合成二甲基甲酰胺的化學(xué)方程式為：2CH₃OH+NH₃+CO?（CH₃）₂NCHO+2H₂O，該反應(yīng)在常溫下能自發(fā)進(jìn)行，△S＜0，△H-T△S＜0則△H＜0，
故答案為：＜；
（3）①2CH₃OH?CH₃OCH₃+H₂O，反應(yīng)前后物質(zhì)的量不變，容器Ⅰ，Ⅱ在相同條件下進(jìn)行，反應(yīng)前后物質(zhì)的量不變，起始量Ⅱ?yàn)棰竦?倍，生成物質(zhì)物質(zhì)的量也為二倍，所以x：y=1：2，
故答案為：$\frac{1}{2}$；    
②已知387℃時(shí)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=4．若起始時(shí)向容器I中充入0.1mol CH₃OH、0.15mol CH₃OCH₃和0.10mol H₂O，濃度商Qc=$\frac{0.15×0.1}{0．{1}^{2}}$=1.5＜K=4，則反應(yīng)將向正反應(yīng)進(jìn)行，
故答案為：正；     
③Ⅰ中 設(shè)生成甲醚為物質(zhì)的量x
             2CH₃OH?CH₃OCH₃+H₂O
起始量（mol）   0.2     0     0
變化量（mol）  2x       x      x
平衡量（mol）0.2-2x     x      x
K=$\frac{{x}^{2}}{（0.2-2x）^{2}}$=4
x=0.08mol，
和Ⅲ比較，起始量相同，溫度降低平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度提高甲醚的產(chǎn)率，
故答案為：降溫；
（4）圖分析可知?dú)潆x子移向陰極，則與此電極連接的B電極為負(fù)極，陽極上是甲醇和一氧化碳反應(yīng)失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：2CH₃OH+CO-2e^-=（CH₃O）₂CO+2H⁺，若參加反應(yīng)的O₂為1.12m³（標(biāo)準(zhǔn)狀況），物質(zhì)的量=$\frac{1120L}{22.4L/mol}$=50mol，電子轉(zhuǎn)移50mol×4=200mol，則制得碳酸二甲酯的質(zhì)量=100mol×90g/mol=9000g=9.00kg，
故答案為：B；2CH₃OH+CO-2e^-=（CH₃O）₂CO+2H⁺；9.00．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鹽類水解分析，電解原理的分析計(jì)算，化學(xué)平衡的平衡常數(shù)計(jì)算應(yīng)用，掌握甲醇是關(guān)鍵，題目難度中等．