Question

某研究型学习小组的同学根据化学反应中的能量和速率变化对生产生活有着重要意义，进行下面的探究活动。

(1)甲同学为探究反应Fe+H₂SO₄(稀)=FeSO₄+H₂↑中的能量变化，向装有铁片的试管中滴加lmol/L的H₂SO₄,试管内产生气泡，触摸试管外壁，温度升高。

①该反应为______(填“放热” 或“吸热” ) 反应。

②下列措施中，能加快氢气生成速率的是______(填字母)。

a.将铁片改成铁粉     b. 将稀H₂SO₄改成浓硫酸 c.加硫酸钠溶液    

(2)乙学生依据原电池原理也可加快反应速率，设计了Fe与稀硫酸反应的装置图，观察到的现象是_____；铜片上发生反应的电极反应式为_____。    

(3)丙同学根据4NH₃+6NO5N₂+6H₂O反应的发生条件，在老师的指导下，按下列流程，探究不同催化剂对NH₃还原NO反应的催化性能。若控制其他实验条件均相同，在催化反应器中装载不同的催化剂，将经催化反应后的混合气体，通过一定体积滴有酚酞的稀硫酸溶液(溶液的体积、浓度均相同)。

①写出实验室用固体混合物加热的方法制备 NH₃的化学方程式________。

②为了比较不同催化剂的催化性能，需要测量并记录的数据是__________。

③在不同催化剂时测得混合气体中NH₃的物质的量与时间的关系如下图，则曲线_______(填“①”或“②” 或“③”)使用的催化剂催化性能最好，理由是________。

Answer

放热 a 电流计指针偏转，铁片逐渐溶解，溶液由无色变为浅绿色，铜片上有大量气泡产生 2H++2e- ===H2↑ 2NH4Cl＋Ca(OH)2  CaCl2＋2H2O＋2NH3↑ 溶液显色所需时间 ③ 其它条件相同时，③中NH3的物质的量减少的程度最快，反应速率的最快，达平衡时间最短，所以催化剂的性能也最好

【解析】

(1)①试管中发生反应Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑，反应后触摸试管外壁，温度升高，说明该反应为放热反应，答案：放热；

②a.将铁片改成铁粉，增大了接触面积，加快了反应速率，a正确；

b. 将稀H2SO4改成浓硫酸，铁遇浓硫酸发生钝化，不会产生氢气，b错误；

c.加硫酸钠溶液，实际上是使稀硫酸的浓度变得更小，反应速率更慢，c 错误，答案选a；

(2)由图可知，该原电池的负极为铁，正极为铜，铁失去电子发生氧化反应：Fe-2e-=Fe2+，铁片不断溶解，由于生成了Fe2+，溶液由无色变为浅绿色，溶液里的H+在正极铜上得到电子发生还原反应：2H++2e-=H2↑，铜片上析出大量氢气，原电池工作，化学能转化为电能，电流计指针偏转，答案为：电流计指针偏转，铁片逐渐溶解，溶液由无色变为浅绿色，铜片上有大量气泡产生；2H++2e-=H2↑；

(3)①实验室加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物的方法制备NH3，化学方程式为：2NH4Cl＋Ca(OH)2 CaCl2＋2H2O＋2NH3↑，答案为：2NH4Cl＋Ca(OH)2 CaCl2＋2H2O＋2NH3↑；

②溶液显色的时间不同，说明催化剂的催化效果不同，为了比较不同催化剂的催化性能，需要测量并记录的数据是溶液显色的时间，答案为：溶液显色所需时间；

③由图可知，其它条件相同时，③中NH3的物质的量减少的程度最快，反应速率的最快，达平衡时间最短，所以催化剂的性能也最好，答案为：③；其它条件相同时，③中NH3的物质的量减少的程度最快，反应速率的最快，达平衡时间最短，所以催化剂的性能也最好；