Question

7．甲醇是基本化工原料，甲醇及其可制得产品的沸点如下．

名称	甲醇	二甲胺	二甲基甲酰胺	甲醚	碳酸二甲酯
结构式	CH3OH	（CH3）2NH	（CH3）2NCHO	CH3OCH	（CH3O）2CO
沸点（℃）	64.7	7.4	153℃	-24.9	90℃

（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c（Cl^-）＞c[（CH₃）₂NH₂⁺]＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（2）甲醇合成二甲基甲酰胺的化学方程式为：2CH₃OH+NH₃+CO?（CH₃）₂NCHO+2H₂O△H若该反应在常温下能自发进行，则该反应为放热反应（填“吸热”、“放热”）．
（3）甲醇制甲醚的化学方程式为：2CH₃OH?CH₃OCH₃+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．

容器编号	温度/℃	起始物质的量/mol	平衡物质的量/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℃时该反应的化学平衡常数K=4．若起始时向容器I中充入0.1mol CH₃OH、0.15mol CH₃OCH₃和0.10mol H₂O，则此时v正＞v逆（填“＞”、“＜”或“=”）
（4）以甲醇为主要原料，电化学合成碳酸二甲酯工作原理如图所示．

写出阳极的电极反应式2CH₃OH+CO-2e^-=（CH₃O）₂CO+2H⁺．

Answer 1

分析 （1）二甲胺显弱碱性，与盐酸反应生成（CH₃）₂NH₂Cl，[（CH₃）₂NH₂⁺]离子水解溶液显酸性，据此判断溶液中各离子浓度大小；
（2）反应自发进行的判断依据为：△H-T△S＜0分析；
（3）①2CH₃OH?CH₃OCH₃+H₂O，反应前后物质的量不变，容器Ⅰ，Ⅱ在相同条件下进行，反应前后物质的量不变，起始量Ⅱ为Ⅰ的2倍，生成物质物质的量也为二倍；
②计算此时浓度商，和平衡常数比较方向判断反应进行方向；
（4）图分析可知氢离子移向阴极，则与此电极连接的为负极，阳极上是甲醇和一氧化碳反应失电子发生氧化反应．

解答 解：（1）二甲胺显弱碱性，与盐酸反应生成（CH₃）₂NH₂Cl，[（CH₃）₂NH₂⁺]离子水解溶液显酸性，其水解程度较小，所以溶液中各离子浓度大小为：c（Cl^-）＞c[（CH₃）₂NH₂⁺]＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
故答案为：c（Cl^-）＞c[（CH₃）₂NH₂⁺]＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（2）甲醇合成二甲基甲酰胺的化学方程式为：2CH₃OH+NH₃+CO?（CH₃）₂NCHO+2H₂O，该反应在常温下能自发进行，△S＜0，△H-T△S＜0则△H＜0，为放热反应，
故答案为：放热；
（3）①2CH₃OH?CH₃OCH₃+H₂O，反应前后物质的量不变，容器Ⅰ，Ⅱ在相同条件下进行，反应前后物质的量不变，起始量Ⅱ为Ⅰ的2倍，生成物质物质的量也为二倍，所以x：y=1：2，
故答案为：$\frac{1}{2}$；    
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0.1mol CH₃OH、0.15mol CH₃OCH₃和0.10mol H₂O，浓度商Qc=$\frac{0.15×0.1}{0．{1}^{2}}$=1.5＜K=4，则反应将向正反应进行，则正反应速率大于逆反应速率，
故答案为：＞；     
（4）图分析可知氢离子移向阴极，则与此电极连接的B电极为负极，阳极上是甲醇和一氧化碳反应失电子发生氧化反应，电极反应为：2CH₃OH+CO-2e^-=（CH₃O）₂CO+2H⁺，
故答案为：2CH₃OH+CO-2e^-=（CH₃O）₂CO+2H⁺．

点评 本题考查较综合，涉及电解池原理、化学平衡计算、离子浓度大小比较等知识点，侧重考查学生分析判断及计算能力，明确化学反应原理及物质性质是解本题关键，难点是电极反应式的书写，会根据浓度商与化学平衡常数确定反应方向，题目难度中等．