题目内容
【题目】Ⅰ.为了探究一种固体化合物甲（仅含3种元素）的组成和性质，设计并完成如下实验：(气体体积已经换算成标准状况下的体积）
请回答：
（1）写出化合物甲的化学式________。
（2）写出形成溶液C的化学方程式：_____________。
（3）写出气体A通入溶液D中，发生反应的离子反应方程式__________。
Ⅱ.近年来化学家又研究开发出了用 H2和CH3COOH 为原料合成乙醇（反应Ⅰ），同时会发生副反应Ⅱ。
反应Ⅰ.CH3COOH(g)+2H2(g)
CH3CH2OH(g) +H2O(g) △H1
反应Ⅱ. CH3COOH(g)+H2(g)CO(g)+CH4(g)+H2O(g) △H2＞0
已知：乙醇选择性是转化的乙酸中生成乙醇的百分比。请回答：
（1）反应Ⅰ一定条件下能自发进行，则△H1 ___0。（填“＞”或“＜”）
（2）某实验中控制 CH3COOH 和 H2 初始投料比为 1∶1.5，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：
温度（K） | 催化剂 | 乙酸的转化率（%） | 乙醇选择性（%） |
573 | 甲 | 40 | 50 |
573 | 乙 | 30 | 60 |
673 | 甲 | 55 | 35 |
673 | 乙 | 40 | 50 |
①有利于提高CH3COOH转化为CH3 CH2OH平衡转化率的措施有______。
A 使用催化剂甲 B 使用催化剂乙
C 降低反应温度 D 投料比不变，增加反应物的浓度
E 增大CH3COOH和H2的初始投料比
②673K甲催化剂作用下反应Ⅰ已达平衡状态，测得乙酸的转化率为50%，乙醇的选择性40%，若此时容器体积为 1.0L，CH3COOH 初始加入量为2.0mol，则反应Ⅰ的平衡常数 K= _____。
③表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CH3COOH转化成CH3CH2OH的选择性有显著的影响，其原因是_________________。
（3）在图中分别画出I在催化剂甲和催化剂乙两种情况下“反应过程-能量”示意图。_____
【答案】FeAl2S4（或Al2FeS4或FeSAl2S3或Al2S3FeS） Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O 2Fe3+ +SO2 +2H2O=2Fe2++SO42—+4H+ ＜ CD 0.16或5/32 表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，因而在该时刻下对乙醇选择性有影响。 
【解析】
Ⅰ.固体甲在空气中灼烧生成的气体A能使品红褪色，加热后恢复红色，说明气体A为SO2，且物质的量为
=0.04mol；固体乙用NaOH溶解后并过滤，固体丙用稀硫酸溶解后的溶液中滴加KSCN溶液变红色，说明固体丙为Fe2O3，其物质的量为
=0.005mol；固体乙有部分固体能溶解于NaOH，质量为1.82g-0.8g=1.02g，若为Al2O3，则其物质的量为
=0.01mol，此时固体甲中含有的三种元素的总质量为0.04mol×32g/mol+0.005mol×2×56g/mol+0.01mol×2×27g/mol=2.38g，则固体乙为Fe2O3和Al2O3的混合物；
Ⅱ.(1)△H-T△S＜0的反应可自发进行；
(2)①结合平衡的移动因素分析，一般当平衡正向进行时，可提高反应物的转化率；
②673K 时，在甲催化剂作用下反应Ⅰ已达平衡状态，此时容器体积为 1.0L，若 CH3COOH 初始加入量为 2.0mol，结合三行计算列式得到平衡浓度，反应Ⅰ的平衡常数 K=
；
③不同的催化剂催化效率不同；
(3)加入催化剂，可降低反应的活化能，催化能力越强，活化能越低，但反应热不变。
Ⅰ. 固体甲在空气中灼烧生成的气体A能使品红褪色，加热后恢复红色，说明气体A为SO2，且物质的量为=0.04mol；固体乙用NaOH溶解后并过滤，固体丙用稀硫酸溶解后的溶液中滴加KSCN溶液变红色，说明固体丙为Fe2O3，其物质的量为=0.005mol；固体乙有部分固体能溶解于NaOH，质量为1.82g-0.8g=1.02g，若为Al2O3，则其物质的量为=0.01mol，此时固体甲中含有的三种元素的总质量为0.04mol×32g/mol+0.005mol×2×56g/mol+0.01mol×2×27g/mol=2.38g，则固体乙为Fe2O3和Al2O3的混合物；
(1)由分析知化合物甲的组成元素是Fe、Al和S，三者的物质的量之比为0.01mol：0.02mol：0.04mol=1:2:4，则化合物甲的化学式为FeAl2S4；
(2)氧化铝溶于NaOH溶液生成偏铝酸钠，发生反应的化学方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；
(3)气体A为SO2气体，溶液D含有Fe3+，通入SO2后发生氧化还原反应，所得溶液中生成Fe2+和SO42-，发生反应的离子反应方程式2Fe3+ +SO2 +2H2O=2Fe2++SO42—+4H+；
Ⅱ.(1)Ⅰ．CH3COOH(g)+2H2(g)═CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H1，反应△S＜0，满足△H-T△S＜0，则△H1＜0；
(2)①已知CH3COOH(g)+2H2(g)
CH3CH2OH(g) +H2O(g) △H1＜0；
A．使用催化剂甲不影响平衡的移动，无法提高CH3COOH转化为CH3 CH2OH平衡转化率，故A
B．使用催化剂乙不影响平衡的移动，无法提高CH3COOH转化为CH3 CH2OH平衡转化率，故B错误；
C．降低反应温度平衡正向移动，可提高CH3COOH转化为CH3 CH2OH平衡转化率，故C正确；
D．投料比不变，增加反应物的浓度，相当于增大压强，平衡向正反应移动，可提高CH3COOH转化为CH3 CH2OH平衡转化率，故D正确；
E．增大CH3COOH和H2的初始投料比，即相当于增大CH3COOH的浓度，平衡向正反应方向移动，可提高H2的转化率，但CH3COOH转化为CH3 CH2OH平衡转化率降低，故E错误；
故答案为CD；
②控制 CH3COOH 和 H2 初始投料比为 1：1.5，673K 时，在甲催化剂作用下反应Ⅰ已达平衡状态，乙酸转化率50%，此时容器体积为 1.0L，若 CH3COOH 初始加入量为 2.0mol，乙醇的选择性为0%，则反应Ⅰ中：
CH3COOH(g)+2H2(g)═CH3CH2OH(g)+H2O(g)
起始量(mol/L)2 3 0 0
变化量(mol/L)2×50%=1 2 1×0.4 1×0.4
平衡量(mol/L) 1 1 0.4 0.4
反应Ⅰ的平衡常数 K=
=0.16；
③表中实验数据表明，此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，因而在该时刻下对CH3COOH转化成CH3CH2OH的选择性有显著的影响；
(3)从表中数据分析，在催化剂乙的作用下，乙醇的选择性更大，说明催化剂乙对反应Ⅰ催化效果更好，催化剂能降低反应的活化能，说明使用催化剂乙的反应过程中活化能更低，故图为
。
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【题目】汽车排放的尾气为大气污染物之一,目前,可利用以下化学原理处理汽车尾气:2NO+2CO
2CO2+N2。
(1)写出CO2的结构式____________。
(2)一定条件下,在容积固定的容器中进行上述反应,CO浓度与时间关系如图所示:
则反应速率v(a)、v(b)、v(c)的大小关系是_______。
(3)为研究如何提高该转化过程反应速率,某课题组进行了以下实验探究。
（资料查阅）A.不同的催化剂对同一反应的催化效率不同;
B.使用等质量相同的催化剂时,催化剂的比表面积对催化效率有影响。
（实验设计）课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律,设计了以下对比实验：
实验编号 | 实验目的 | T/℃ | NO初始浓度/(mol/L) | CO初始浓度/(mol/L) | 同种催化剂的比表面积/(m2/g) | c(CO)不变时所用的时间/min |
Ⅰ | 参照实验 | 280 | 6.50×10-5 | 4.00×10-3 | 80 | t |
Ⅱ | 280 | 6.50×10-3 | 4.00×10-3 | 120 | 0.5t | |
Ⅲ | 360 | 6.50×10-3 | 4.00×10-3 | 80 | 0.2t |
（结论）
① 实验编号Ⅱ的实验目的为______________。
② 课题中探究外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响的另一因素是_______, 且______反应速率将_______(填“增大”“减小”或“无影响”)。
