Question

二甲胺是农药螟铃畏的重要中间体，在一定温度压强及催化剂条件下由氨与甲醇作用而制得，反应原理为：2CH₃OH(g)+NH₃(g)⇌CH₃NHCH₃(g)+2H₂O(g)

已知：①CH₃OH(g)+O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(g)      ΔH＝－1560.8 kJ/mol kJ·mol^－1

②2NH₃(g)+ O₂(g)=N₂(g)+3H₂O(g)         ΔH＝－236.0 kJ·mol^－1

③CH₃NHCH₃(g)+ O₂(g)=2CO₂(g)+ H₂O(g)+ N₂(g)   ΔH＝－1872.6 kJ·mol^－1

(1)写出CH₃OH(g)与NH₃(g)转化为CH₃NHCH₃(g)和H₂O(g)的热化学方程式是____________。

(2)不同的催化剂对二甲胺合成催化效率不同（如图所示），则最合适的催化剂及温度是_____________

(3)一定条件下，原料气中n(CH₃OH)/n(NH₃)比值和温度对NH₃平衡转化率影响的实验数据如图：

  

①温度为443 K时，在1 L反应容器中投入4 mol NH₃和8 mol CH₃OH进行反应，试计算达到平衡时CH₃NHCH₃(g)浓度为_________mol∙L^-1，该温度下化学平衡常数为_____________

②结合图中数据，归纳 NH₃平衡转化率受外界条件影响的变化规律：a：_______b：________

(4)二甲胺水溶液类似于氨水，呈碱性；则二甲胺在水中的电离方程式为__________

(5)常温下，将二甲胺和盐酸等体积混合，两种溶液的物质的量浓度和混合溶液的pH如表所示：

实验编号	二甲胺浓度(mol.L^-1)	盐酸浓度(mol.L^-1)	混合后溶液的PH
甲	0.1	0.1	a
乙	0.15	0.1	8
丙	0.2	0.1	10

①实验甲中，a______(填“大于”、“小于”或“等于”)7

②实验丙混合后的溶液中离子浓度大小关系为______________

Answer

2CH3OH(g)+NH3(g)⇌CH3NHCH3(g)+2H2O(g) ΔH＝－1367 kJ·mol－1 Pt、500℃ 1 a：其他条件不变，NH3平衡转化率随原料比值增大而增大 b：其他条件不变，NH3平衡转化率随反应温度升高而减小 CH3NHCH3∙H2O⇌(CH3)2NH2++OH－ 小于 c[(CH3)2NH2+]>c(Cl－)>c(OH－)>c(H+)

【解析】

(1)根据盖斯定律，得到目标化学方程式。

(2)如图可知催化效率最好的物质和温度。

(3)①根据三段式建立关系进行计算；②根据图像得出规律。

(4)仿照氨气溶于水的电离方程式写CH3NHCH3∙H2O的电离方程式。

(5)①二甲胺是一元弱碱；②实验丙中反应后溶液中为等物质的量的CH3NHCH3∙H2O和(CH3)2NH2Cl，溶液呈碱性，CH3NHCH3∙H2O的电离程度大于(CH3)2NH2Cl的水解程度。

(1)根据盖斯定律，目标化学方程式=①×2+②×－③，热化学方程式为2CH3OH(g)+NH3(g) ⇌CH3NHCH3(g)+2H2O(g) ΔH＝－1367 kJ·mol－1，故答案为：2CH3OH(g)+NH3(g)⇌ CH3NHCH3(g) + 2H2O(g) ΔH＝－1367 kJ·mol－1。

(2)如图可知，Pt的催化效率最好且500℃达到最佳，故答案为：Pt、500℃。

(3)①443K时，NH3的转化率为25％，三段式计算为

c(CH3NHCH3) = =1mol·L－1，，故答案为：1；。

②根据图像得出规律为a：其他条件不变，NH3平衡转化率随原料比值增大而增大；b：其他条件不变，NH3平衡转化率随反应温度升高而减小，故答案为：a：其他条件不变，NH3平衡转化率随原料比值增大而增大；b：其他条件不变，NH3平衡转化率随反应温度升高而减小。

(4)仿照氨气溶于水的电离方程式，CH3NHCH3∙H2O ⇌ (CH3)2NH2++OH－，故答案为：CH3NHCH3∙H2O ⇌ (CH3)2NH2++OH－。

(5)①二甲胺是一元弱碱，和盐酸反应生成强酸弱碱盐，则a < 7，故答案为：<。

②实验丙中反应后溶液中为等物质的量的CH3NHCH3∙H2O和(CH3)2NH2Cl，溶液呈碱性；

CH3NHCH3∙H2O的电离程度大于(CH3)2NH2Cl的水解程度，离子浓度大小顺序为：

c[(CH3)2NH2+]>c(Cl－)>c(OH－)>c(H+)，故答案为：c[(CH3)2NH2+]>c(Cl－)>c(OH－)>c(H+)。