Question

(15分)甲醇是基本有机化工原料。甲醇及其可制得产品的沸点如下。

（1）在425℃、A1₂O₃作催化剂，甲醇与氨气反应可以制得二甲胺。二甲胺显弱碱性，与盐酸反应生成(CH₃)₂NH₂Cl ,溶液中各离子浓度由大到小的顺序为                      。

（2）甲醇合成二甲基甲酰胺的化学方程式为：

若该反应在常温下能自发进行，则△H       0 （填“ > ”、“ < ”或“ = " ）。

（3）甲醇制甲醚的化学方程式为：2CH₃OHCH₃OCH₃+H₂O △H。一定温度下，在三个体积均为1.0L 的恒容密闭容器中发生该反应。

①x/y＝          。

②已知387℃时该反应的化学平衡常数K=4。若起始时向容器I中充入0．1 mol CH₃OH、0.15 mol CH₃OCH₃和0．10 mol H₂O，则反应将向        (填“正”或“逆”)反应方向进行。

③容器Ⅱ中反应达到平衡后，若要进一步提高甲醚的产率，可以采取的措施为        。

（4）以甲醇为主要原料，电化学合成碳酸二甲酯工作原理如下图所示。

电源负极为     (填“A”或“B")，写出阳极的电极反应式                       。

若参加反应的O₂为 1．12m ³(标准状况），则制得碳酸二甲酯的质量为      kg。

Answer

（15分）

（1）c(Cl—)>c[(CH3)2NH2+]>c(H+)>c(OH—) （2分）

（2）< （2分）

（3）①1/2 （2分） ②正（2分） ③降温（2分）

（4）B （1分） 2CH3OH+CO－2e－=(CH3O)2CO+2H+ （2分） 9．00（2分）

【解析】

试题分析：（1）二甲胺显弱碱性，与盐酸反应生成(CH3)2NH2Cl ,则(CH3)2NH2Cl为强碱弱酸盐，溶液为酸性，所以溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c(Cl—)>c[(CH3)2NH2+]>c(H+)>c(OH—)；

（2）甲醇合成二甲基甲酰胺的反应在常温下可自发进行，该反应的熵值减小，所以若自发进行，则一定有反应热小于0，则该反应是放热反应，△H<0；

（3）①387℃时各物质均为气态，所以甲醇制取甲醚的反应为气体物质的量不变的可逆反应，则I与II达到的平衡为等效平衡，II中甲醇的物质的量是I的2倍，所以II中生成的水是I生成水的2倍，每个反应体系中甲醚与水的物质的量相等，所以x/y=1/2 ；

②容器的体积为1．0L，则起始时向容器I中充入0．1 mol CH3OH、 0． 15 mol CH3OCH3和0．10 mol H2O，其浓度商即为物质的量商为(0．15×0．10)/(0．15)2<4，所以该反应向正反应方向进行；

③因为387℃时的平衡常数=4，设容器I达到平衡时甲醚的物质的量是x，则x2/(0．20-2x)2=4，解得x=0．08mol，而容器III的温度比容器I的温度低，甲醚的物质的量大，说明升高温度，平衡逆向移动，则生成甲醚的反应是放热反应，所以增大容器I中甲醚的产率，需降温，平衡正向移动；

（4）根据装置图可知，通入氧气的一极最终生成水，说明氧气得到电子与氢离子结合为水，所以氧气发生还原反应，为电解池的阴极，所以B为电源的负极；则A为正极，左侧为阳极，发生氧化反应，甲醇失去电子与CO结合生成碳酸二甲酯，电极反应式是 2CH3OH+CO－2e－=(CH3O)2CO+2H+；若参加反应的O2为 1．12m 3(标准状况），转移电子的物质的量是1．12×103L/22．4L/mol×4=200mol，根据得失电子守恒，则制得碳酸二甲酯的质量为200mol/2×90g/mol=9．00kg。

考点：考查电解质溶液中离子浓度的比较，平衡移动理论的应用，电化学反应原理的应用