Question

2007年諾貝爾化學獎授予德國科學家哈德?埃特爾，以表彰他在表面化學研究領域做出的開拓性貢獻．表面化學領域的研究可以幫助我們了解眾多紛雜的化學過程，如鋼鐵為何會生銹，燃料電池如何作用以及某些反應的催化劑是如何發揮其功能的，甚至可以解釋臭氧層的消耗等．
（1）某�；瘜W研究性學習小組的同學在技術人員的指導下，按下列流程探究不同催化劑對NH₃還原NO反應的催化性能．

若控制其他實驗條件均相同，在催化反應器中裝有不同的催化劑，將經催化反應后的混合氣體通過滴有酚酞的稀硫酸溶液（溶液的體積和濃度均相同）．為比較不同催化劑的催化性能，需要測量并記錄的數據是

 

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（2）有人認為：該項研究可能使氨的合成反應在鐵催化劑表面進行時效率大大提高，從而使原料利用率大大提高．請你應用化學基本理論對此觀點進行評價：

 

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（3）合成氨工業生產中所用的α-Fe催化劑的主要成份是FeO、Fe₂O₃，當催化劑中Fe²⁺與Fe³⁺的物質的量之比為1：2時，其催化活性最大，以Fe₂O₃為原料制備上述催化劑，可向其中加入適量的炭粉，發生反應如下：2Fe₂O₃+C=4FeO+CO₂↑．為制得這種活性最大的催化劑，應向960g Fe₂O₃粉末中加入炭粉的質量是

 

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Answer 1

考點：探究濃度、催化劑對化學平衡的影響,化學平衡的調控作用

專題：計算題,化學平衡專題

分析：（1）催化劑不同催化效果不同，可將經催化反應后的混合氣體通過滴有酚酞的稀硫酸溶液（溶液的體積、濃度均相同），測量并記錄的溶液顯色的時間；
（2）催化劑只能加快反應速度，不能改變化學平衡；
（3）先根據題干信息計算出參加被還原成氧化亞鐵的氧化鐵的質量，再根據反應方程式2Fe₂O₃十C

△   .

4FeO十CO₂↑計算出需要加入碳粉的質量．

解答： 解：（1）溶液顯色的時間不同，說明催化劑的催化效果不同；
故答案為：溶液顯色所需要的時間；
（2）該研究只能提高化學反應速率，不能使化學平衡發生移動；
故答案為：該項實驗研究只能提高化學反應速率，不能使化學平衡移動，因而其原料的利用率不可能大大提高；
（3）合成氨工業生產中所用的α-Fe催化劑的主要成分是FeO、Fe₂O₃，當催化劑中Fe²⁺與Fe³⁺的物質的量之比為1：2時，FeO與Fe₂O₃的物質的量之比為1：1，即氧化鐵中與碳粉反應生成氧化亞鐵的鐵元素為氧化鐵中鐵元素的

1

3

，480g氧化鐵中被還原生成氧化亞鐵的質量為：960g×

1

3

=320g，
根據反應2Fe₂O₃十C

△   .

4FeO十CO₂↑可知，
         320 12
         320g m
需要加入的碳粉的質量為：320m=320×12，
解得：m=12g．
故答案為：12g．

點評：本題考查了催化劑對化學平衡的影響、化學反應速率的影響及化學實驗方案的評價，題目難度中等，注意明確催化劑對化學反應速率、化學平衡的影響，正確解讀題目給出的信息是解決信息性題目的關鍵，要善于從信息中捕捉最有效的信息用來處理問題．