Question

【題目】二甲胺是農(nóng)藥螟鈴畏的重要中間體，在一定溫度壓強(qiáng)及催化劑條件下由氨與甲醇作用而制得，反應(yīng)原理為：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)寫出CH3OH(g)與NH3(g)轉(zhuǎn)化為CH3NHCH3(g)和H2O(g)的熱化學(xué)方程式是____________。

(2)不同的催化劑對(duì)二甲胺合成催化效率不同（如圖所示），則最合適的催化劑及溫度是_____________

(3)一定條件下，原料氣中n(CH3OH)/n(NH3)比值和溫度對(duì)NH3平衡轉(zhuǎn)化率影響的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖：

①溫度為443 K時(shí)，在1 L反應(yīng)容器中投入4 mol NH3和8 mol CH3OH進(jìn)行反應(yīng)，試計(jì)算達(dá)到平衡時(shí)CH3NHCH3(g)濃度為_________molL-1，該溫度下化學(xué)平衡常數(shù)為_____________

②結(jié)合圖中數(shù)據(jù)，歸納 NH3平衡轉(zhuǎn)化率受外界條件影響的變化規(guī)律：a：_______b：________

(4)二甲胺水溶液類似于氨水，呈堿性；則二甲胺在水中的電離方程式為__________

(5)常溫下，將二甲胺和鹽酸等體積混合，兩種溶液的物質(zhì)的量濃度和混合溶液的pH如表所示：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	二甲胺濃度(mol.L-1)	鹽酸濃度(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實(shí)驗(yàn)甲中，a______(填“大于”、“小于”或“等于”)7

②實(shí)驗(yàn)丙混合后的溶液中離子濃度大小關(guān)系為______________

Answer 1

【答案】2CH3OH(g)+NH3(g)CH3NHCH3(g)+2H2O(g) ΔH＝－1367 kJ·mol－1 Pt、500℃ 1 a：其他條件不變，NH3平衡轉(zhuǎn)化率隨原料比值增大而增大 b：其他條件不變，NH3平衡轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度升高而減小 CH3NHCH3H2O(CH3)2NH2++OH－ 小于 c[(CH3)2NH2+]>c(Cl－)>c(OH－)>c(H+)

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律，得到目標(biāo)化學(xué)方程式。

(2)如圖可知催化效率最好的物質(zhì)和溫度。

(3)①根據(jù)三段式建立關(guān)系進(jìn)行計(jì)算；②根據(jù)圖像得出規(guī)律。

(4)仿照氨氣溶于水的電離方程式寫CH3NHCH3H2O的電離方程式。

(5)①二甲胺是一元弱堿；②實(shí)驗(yàn)丙中反應(yīng)后溶液中為等物質(zhì)的量的CH3NHCH3H2O和(CH3)2NH2Cl，溶液呈堿性，CH3NHCH3H2O的電離程度大于(CH3)2NH2Cl的水解程度。

(1)根據(jù)蓋斯定律，目標(biāo)化學(xué)方程式=①×2+②×－③，熱化學(xué)方程式為2CH3OH(g)+NH3(g) CH3NHCH3(g)+2H2O(g) ΔH＝－1367 kJ·mol－1，故答案為：2CH3OH(g)+NH3(g) CH3NHCH3(g) + 2H2O(g) ΔH＝－1367 kJ·mol－1。

(2)如圖可知，Pt的催化效率最好且500℃達(dá)到最佳，故答案為：Pt、500℃。

(3)①443K時(shí)，NH3的轉(zhuǎn)化率為25％，三段式計(jì)算為

c(CH3NHCH3) = =1mol·L－1，，故答案為：1；。

②根據(jù)圖像得出規(guī)律為a：其他條件不變，NH3平衡轉(zhuǎn)化率隨原料比值增大而增大；b：其他條件不變，NH3平衡轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度升高而減小，故答案為：a：其他條件不變，NH3平衡轉(zhuǎn)化率隨原料比值增大而增大；b：其他條件不變，NH3平衡轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度升高而減小。

(4)仿照氨氣溶于水的電離方程式，CH3NHCH3H2O (CH3)2NH2++OH－，故答案為：CH3NHCH3H2O (CH3)2NH2++OH－。

(5)①二甲胺是一元弱堿，和鹽酸反應(yīng)生成強(qiáng)酸弱堿鹽，則a < 7，故答案為：<。

②實(shí)驗(yàn)丙中反應(yīng)后溶液中為等物質(zhì)的量的CH3NHCH3H2O和(CH3)2NH2Cl，溶液呈堿性；

CH3NHCH3H2O的電離程度大于(CH3)2NH2Cl的水解程度，離子濃度大小順序?yàn)椋?/span>

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