Question

3．某工厂以CH₄为原料制备甲胺（CH₃NH₂）、乙酸（CH₃COOH）及碳酸二甲酯[（CH₃O）₂CO]的工艺流程如图1．
（1）步骤Ⅰ反应所属的基本反应类型为置换反应．
（2）步骤Ⅱ发生的主要反应为：2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ•mol^-1．
①该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{{c}^{2}（{H}_{2}）c（CO）}$．
②下列措施能增大反应速率和提高CO转化率的是d（填字母）
a．使用高效催化剂b．降低反应温度c．升高反应温度d．增大体系压强e．及时将CH₃OH从反映混合物中分离出来
（3）步骤Ⅲ中制得的CH₃NH₂溶于水生成的CH₃NH₂•H₂O是弱碱，可与盐酸反应生成盐CH₃NH₃Cl，该盐的水溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c（Cl^-）＞c[CH₃NH₃⁺]＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（4）步骤Ⅳ用含碘化合物作为合成醋酸的助催化剂，从而导致制备的醋酸中含有少量HI杂质．用难熔物CH₃COOAg可有效去除HI，其反应的化学方程式为CH₃COOAg（s）+HI=CH₃COOH+AgI（s），由此不能（填“能”或“不能”）判断K_sp（CH₃COOAg）大于K_sp（AgI）．
（5）步骤Ⅴ采用气相甲醇电化学法制备碳酸二甲酯，其工作原理如图2所示．
①该装置的阳极电极反应式为2CH₃OH+CO-2e^-=（CH₃O）₂CO+2H⁺．
②当电路中转移1.0mol电子时，至少需要通入标准状况下空气的体积为28.0L．（保留小数点后1位）．

Answer 1

分析 （1）由反应物和生成物可知，反应有单质参加和生成；
（2）平衡常数为生成物与反应物浓度幂之积的比值；升高温度、增大浓度、压强以及加入催化剂等可增大反应速率，提高CO转化率，应使平衡正向移动；
（3）CH₃NH₃Cl为强酸弱碱盐，水解呈酸性；
（4）CH₃COOAg与HI反应生成AgI，生成沉淀，应满足Qc＞Ksp；
（5）采用气相甲醇电化学法制备碳酸二甲酯，阳极发生氧化反应，甲醇被氧化，阴极氧气得到电子生成水．

解答 解：（1）由反应物和生成物可知，反应有单质参加和生成，为置换反应，故答案为：置换反应；
（2）①平衡常数为生成物与反应物浓度幂之积的比值，K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{{c}^{2}（{H}_{2}）c（CO）}$，故答案为：K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{{c}^{2}（{H}_{2}）c（CO）}$；
②a．使用高效催化剂，平衡不移动，转化率不变，故a错误；
b．降低反应温度，反应速率减小，故b错误；
c．升高反应温度，平衡逆向移动，转化率减小，故c错误；
d．增大体系压强，平衡正向移动，且反应速率增大，转化率增大，故d正确；
e．及时将CH₃OH从反映混合物中分离出来，浓度减小，反应速率减小，故错误．
故答案为：d；
（3）CH₃NH₃Cl为强酸弱碱盐，水解呈酸性，溶液中离子浓度大小关系为c（Cl^-）＞c[CH₃NH₃⁺]＞c（H⁺）＞c（OH^-），故答案为：c（Cl^-）＞c[CH₃NH₃⁺]＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（4）CH₃COOAg与HI反应生成AgI，方程式为CH₃COOAg（s）+HI=CH₃COOH+AgI（s），生成沉淀，应满足Qc＞Ksp，但不能说明溶度积大小，
故答案为：CH₃COOAg（s）+HI=CH₃COOH+AgI（s）；不能；
（5）①采用气相甲醇电化学法制备碳酸二甲酯，阳极发生氧化反应，甲醇被氧化，电极方程式为2CH₃OH+CO-2e^-=（CH₃O）₂CO+2H⁺，
故答案为：2CH₃OH+CO-2e^-=（CH₃O）₂CO+2H⁺；
②正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，当电路中转移1.0mol电子时，消耗0.25mol氧气，体积为5.6L，则空气的体积为$\frac{5.6L}{0.2}$=28.0L，
故答案为：28.0．

点评 本题考查较为综合，涉及化学平衡、离子 大小比较以及电解等知识，为高考常见题型，侧重考查学生的分析能力和计算能力，注意把握平衡常数以及电解池的工作原理，难度中等．