Question

反应 Fe+H₂SO₄＝FeSO₄+H₂↑的能量变化趋势如下图所示：

(1)该反应为___________________（填“吸热”或“放热”）反应。

(2)若要使该反应的反应速率加快，下列措施可行的是___________________（填字母）。

A．改铁片为铁粉        B．改稀硫酸为 98%的浓硫酸         C．升高温度                  D．减小压强      E．加入少量的硝酸铜溶液              F．加入醋酸钠固体                       G．加入氯化钠溶液

(3)若将上述反应设计成原电池，铜为原电池某一极材料，则铜为_________（填“正”或“负”）极。铜片上产生的现象为_____________________    ， 该 极 上 发 生 的 电 极 反 应 为___________________________，外电路中电子由_____（填“正”或“负”，下同）极向_____________极移动。

(4)若将电解质溶液改为 FeCl₃，则形成原电池的总反应式：__________________________。

Answer

放热 ACE 正 有气泡产生 2H++2e-=H2↑ 负 正 2Fe3++Fe=3Fe2+

【解析】

(1)据图可知该反应反应物能量高于生成物能量，所以为放热反应；

(2)A．改铁片为铁粉可以增大接触面积加快反应速率，故A选；

B．常温下铁在浓硫酸中发生钝化，无法继续反应，故B不选；

C．升高温度可以加快反应速率，故C选；

D．该反应的反应物为固体和液体，所以压强的改变对反应速率几乎没有影响，故D不选；

E．加入少量硝酸铜溶液，硝酸根在酸性环境表现强氧化性，会氧化铁单质生成Fe3+，硝酸根消耗完后Fe3+与Fe反应生成Fe2+，之后铁置换出铜附着在铁片上形成原电池，加入的硝酸铜少量，所以最终会加快反应速率，故E选；

F．加入醋酸钠，醋酸根会结合溶液中的氢离子形成弱电解质，导致溶液中氢离子浓度减小，反应速率减慢，故F不选；

G．加入氯化钠溶液相当于把硫酸稀释，会减慢反应速率，故G不选；

综上所述选ACE；

(3)电池总反应为Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑，可知Fe应作负极，则铜为正极；铜片上发生2H++2e-=H2↑，所以会看到铜片上有气泡产生；外电路中电子由负极经导线流向正极；

(4)若将电解质溶液改为 FeCl3，由于Fe的还原性强于铜，所以形成原电池的总反应式为：2Fe3++Fe=3Fe2+。