4.乙酸正丁酯是无色透明有愉快果香气味的液体,可由乙酸和正丁醇制备.反应的化学方程式如下:
CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O
发生的副反应如下:

有关化合物的物理性质见下表:
化合物密度(g•cm-3水溶性沸点(℃)
冰乙酸1.05易溶118.1
正丁醇0.80微溶117.2
正丁醚0.77不溶142.0
乙酸正丁酯0.90微溶126.5
已知:乙酸正丁酯、正丁醇和水组成三元共沸物恒沸点为90.7℃.
合成:
方案甲:采用装置甲(分水器预先加入水,使水面略低于分水器的支管口),在干燥的50mL圆底烧瓶中,加入11.5mL(0.125mol)正丁醇和7.2mL(0.125mol)冰醋酸,再加入3~4滴浓硫酸和2g沸石,摇匀.按下图安装好带分水器的回流反应装置,通冷却水,圆底烧瓶在电热套上加热煮沸.在反应过程中,通过分水器下部的旋塞分出生成的水(注意保持分水器中水层液面仍保持原来高度,使油层尽量回到圆底烧瓶中).反应基本完成后,停止加热.
方案乙:采用装置乙,加料方式与方案甲相同.加热回流,反应60min后停止加热.

提纯:甲乙两方案均采用蒸馏方法.操作如下:

请回答:
(1)a处水流方向是进水(填“进水”或“出水”),仪器b的名称(直形)冷凝管.
(2)合成步骤中,方案甲监控酯化反应已基本完成的标志是分水器中水不再生成或分水器中的水层不再增加时.
(3)提纯过程中,步骤②是为了除去有机层中残留的酸,检验有机层已呈中性的操作是用玻璃棒蘸取有机层,点在pH试纸上,与标准比色卡对照,读取pH值判断;步骤③的目的是除去溶于酯中的少量无机盐.
(4)下列有关洗涤过程中分液漏斗的使用正确的是BC.
A.分液漏斗使用前必须要检漏,只要分液漏斗的旋塞芯处不漏水即可使用
B.洗涤时振摇放气操作应如图戊所示
C.放出下层液体时,需将玻璃塞打开或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔
D.洗涤完成后,先放出下层液体,然后继续从下口放出有机层置于干燥的锥形瓶中
(5)按装置丙蒸馏,最后圆底烧瓶中残留的液体主要是正丁醚;若按图丁放置温度计,则收集到的产品馏分中还含有正丁醇.
(6)实验结果表明方案甲的产率较高,原因是通过分水器及时分离出产物水,有利于酯化反应的进行,提高酯的产率.
3.汽车尾气排放的一氧化碳、氮氧化物等气体已成为大气污染的主要来源.德国大众汽车尾气检测造假事件引起全世界震惊.根据下列示意图(如图1)回答有关问题:

(1)汽车发动机工作时会引发N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180kJ•mol-1,其能量变化示意图如下:

则NO中氮氧键的键能为632kJ•mol-1
(2)空燃比过小易产生CO.有人提出可以设计反应2CO(g)=2C(s)+O2(g)来消除CO的污染.判断该设想是否可行,并说出理由不合理,该反应焓增、熵减,任何条件下都不能自发进行或该反应△H>0,△S<0则△G>0.
(3)利用活性炭涂层排气管处理NOx的反应为:xC(s)+2NOx(g)?N2(g)+xCO2 (g)△H=-b kJ•mol-1.若使NOx更加有效的转化为无毒尾气排放,以下措施理论上可行的是AD.
A.增加排气管长度      B.增大尾气排放口
C.升高排气管温度      D.添加合适的催化剂
(4)催化装置中涉及的反应之一为:2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g).

①探究上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系,得到图2所示的曲线.催化装置比较适合的温度和压强是400K,1MPa.
②测试某型号汽车在冷启动(冷启动指发动机水温低的情况下启动)时催化装置内CO和NO百分含量随时间变化曲线如图3所示.则前10s 内,CO和NO百分含量没明显变化的原因是尚未达到催化剂工作温度(或尚未达到反应的温度).
③研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率.为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了以下三组实验:
实验编号T(K)NO初始浓度
(mol•L-1
CO初始浓度
(mol•L-1
催化剂的比表面积(m2/g)
4001.00×10-33.60×10-382
4001.00×10-33.60×10-3124
4501.00×10-33.60×10-3124
根据坐标图4,计算400K时该反应的平衡常数为5000L•mol-1;并在图中画出上表中的实验Ⅱ、Ⅲ条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图(标明各条曲线的实验编号).
 0  153718  153726  153732  153736  153742  153744  153748  153754  153756  153762  153768  153772  153774  153778  153784  153786  153792  153796  153798  153802  153804  153808  153810  153812  153813  153814  153816  153817  153818  153820  153822  153826  153828  153832  153834  153838  153844  153846  153852  153856  153858  153862  153868  153874  153876  153882  153886  153888  153894  153898  153904  153912  203614 

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