Question

3．某工廠以CH₄為原料制備甲胺（CH₃NH₂）、乙酸（CH₃COOH）及碳酸二甲酯[（CH₃O）₂CO]的工藝流程如圖1．
（1）步驟Ⅰ反應(yīng)所屬的基本反應(yīng)類型為置換反應(yīng)．
（2）步驟Ⅱ發(fā)生的主要反應(yīng)為：2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ•mol^-1．
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{{c}^{2}（{H}_{2}）c（CO）}$．
②下列措施能增大反應(yīng)速率和提高CO轉(zhuǎn)化率的是d（填字母）
a．使用高效催化劑b．降低反應(yīng)溫度c．升高反應(yīng)溫度d．增大體系壓強(qiáng)e．及時(shí)將CH₃OH從反映混合物中分離出來
（3）步驟Ⅲ中制得的CH₃NH₂溶于水生成的CH₃NH₂•H₂O是弱堿，可與鹽酸反應(yīng)生成鹽CH₃NH₃Cl，該鹽的水溶液中各離子濃度由大到小的順序?yàn)閏（Cl^-）＞c[CH₃NH₃⁺]＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（4）步驟Ⅳ用含碘化合物作為合成醋酸的助催化劑，從而導(dǎo)致制備的醋酸中含有少量HI雜質(zhì)．用難熔物CH₃COOAg可有效去除HI，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH₃COOAg（s）+HI=CH₃COOH+AgI（s），由此不能（填“能”或“不能”）判斷K_sp（CH₃COOAg）大于K_sp（AgI）．
（5）步驟Ⅴ采用氣相甲醇電化學(xué)法制備碳酸二甲酯，其工作原理如圖2所示．
①該裝置的陽(yáng)極電極反應(yīng)式為2CH₃OH+CO-2e^-=（CH₃O）₂CO+2H⁺．
②當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1.0mol電子時(shí)，至少需要通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣的體積為28.0L．（保留小數(shù)點(diǎn)后1位）．

Answer 1

分析 （1）由反應(yīng)物和生成物可知，反應(yīng)有單質(zhì)參加和生成；
（2）平衡常數(shù)為生成物與反應(yīng)物濃度冪之積的比值；升高溫度、增大濃度、壓強(qiáng)以及加入催化劑等可增大反應(yīng)速率，提高CO轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡正向移動(dòng)；
（3）CH₃NH₃Cl為強(qiáng)酸弱堿鹽，水解呈酸性；
（4）CH₃COOAg與HI反應(yīng)生成AgI，生成沉淀，應(yīng)滿足Qc＞Ksp；
（5）采用氣相甲醇電化學(xué)法制備碳酸二甲酯，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇被氧化，陰極氧氣得到電子生成水．

解答 解：（1）由反應(yīng)物和生成物可知，反應(yīng)有單質(zhì)參加和生成，為置換反應(yīng)，故答案為：置換反應(yīng)；
（2）①平衡常數(shù)為生成物與反應(yīng)物濃度冪之積的比值，K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{{c}^{2}（{H}_{2}）c（CO）}$，故答案為：K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{{c}^{2}（{H}_{2}）c（CO）}$；
②a．使用高效催化劑，平衡不移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率不變，故a錯(cuò)誤；
b．降低反應(yīng)溫度，反應(yīng)速率減小，故b錯(cuò)誤；
c．升高反應(yīng)溫度，平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，故c錯(cuò)誤；
d．增大體系壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，且反應(yīng)速率增大，轉(zhuǎn)化率增大，故d正確；
e．及時(shí)將CH₃OH從反映混合物中分離出來，濃度減小，反應(yīng)速率減小，故錯(cuò)誤．
故答案為：d；
（3）CH₃NH₃Cl為強(qiáng)酸弱堿鹽，水解呈酸性，溶液中離子濃度大小關(guān)系為c（Cl^-）＞c[CH₃NH₃⁺]＞c（H⁺）＞c（OH^-），故答案為：c（Cl^-）＞c[CH₃NH₃⁺]＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（4）CH₃COOAg與HI反應(yīng)生成AgI，方程式為CH₃COOAg（s）+HI=CH₃COOH+AgI（s），生成沉淀，應(yīng)滿足Qc＞Ksp，但不能說明溶度積大小，
故答案為：CH₃COOAg（s）+HI=CH₃COOH+AgI（s）；不能；
（5）①采用氣相甲醇電化學(xué)法制備碳酸二甲酯，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇被氧化，電極方程式為2CH₃OH+CO-2e^-=（CH₃O）₂CO+2H⁺，
故答案為：2CH₃OH+CO-2e^-=（CH₃O）₂CO+2H⁺；
②正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1.0mol電子時(shí)，消耗0.25mol氧氣，體積為5.6L，則空氣的體積為$\frac{5.6L}{0.2}$=28.0L，
故答案為：28.0．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡、離子 大小比較以及電解等知識(shí)，為高考常見題型，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，注意把握平衡常數(shù)以及電解池的工作原理，難度中等．