Question

15．碳是形成化合物種類最多的元素，其單質(zhì)及化合物是人類生產(chǎn)生活的主要能源物質(zhì)．請回答下列問題：（已知：在25℃，100kPa時，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱．單位為kJ/mol）

（1）有機物M經(jīng)過太陽光光照可轉(zhuǎn)化成N，轉(zhuǎn)化過程如圖甲：
△H=+88.6kJ/mol則M、N的穩(wěn)定性相比，M＞N．使Cl₂和H₂O（g）通過灼熱的炭層，生成HCl和CO₂，當(dāng)有1mol Cl₂參與反應(yīng)時釋放出145kJ熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程：2Cl₂（g）+2H₂O（g）+C（s）═4HCl（g）+CO₂（g）△H=-290kJ•mol^-1．
（2）氨氣易液化，便于儲運，可利用NH₃作儲氫材料．
已知：2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H=+92.4kJ•mol^-1
一定溫度下，在2L的密閉容器中投入2mol的NH₃，當(dāng)達到平衡時放出的熱量為60.1kJ，則此時NH₃的轉(zhuǎn)化率為65%．
其他條件相同，該反應(yīng)在不同催化劑作用下，氫氣初始生成速率如圖1，相同時間氨氣的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖2．
則反應(yīng)的活化能最大的是Ru（填催化劑的化學(xué)式）．c點氨氣的轉(zhuǎn)化率高于b點，原因是點b、c均未達到平衡，相同時間，C點溫度較高，反應(yīng)速率較快，故C點的氨氣的轉(zhuǎn)化率較高．
請在圖2中再添加一條Ni催化分解氨氣過程的總趨勢曲線．

Answer 1

分析 （1）M轉(zhuǎn)化為N是吸熱反應(yīng)，所以N的能量高，能量越高越不穩(wěn)定；根據(jù)反應(yīng)熱與化學(xué)計量數(shù)成正比關(guān)系以及注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)與反應(yīng)熱書寫熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)放出的熱量計算參加反應(yīng)氮氣物質(zhì)的量，進而計算氨氣轉(zhuǎn)化率；
氫氣初始生成速率越大，說明催化劑催化性能越高；
點b、c均未達到平衡，相同時間，C點溫度較高，反應(yīng)速率較快，故C點的氨氣的轉(zhuǎn)化率較高；
催化劑不影響平衡移動，平衡時轉(zhuǎn)化率不變，Ni的催化性能比Fe高，但比Rh低，相同溫度下氨氣轉(zhuǎn)化率高于催化劑Fe的、小于催化劑Rh的．

解答 解：（1）M轉(zhuǎn)化為N是吸熱反應(yīng)，所以N的能量高，能量越高越不穩(wěn)定，能量越低越穩(wěn)定，故穩(wěn)定性M＞N，有1mol Cl₂參與反應(yīng)時釋放出145kJ熱量，2mol氯氣反應(yīng)放熱290kJ，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2Cl₂（g）+2H₂O（g）+C（s）═4HCl（g）+CO₂（g）△H=-290kJ•mol^-1 ；
故答案為：＞；2Cl₂（g）+2H₂O（g）+C（s）═4HCl（g）+CO₂（g）△H=-290kJ•mol^-1 ；
（2）參加反應(yīng)氨氣物質(zhì)的量為2mol×$\frac{60.1kJ}{92.4kJ}$=1.3mol，故氨氣轉(zhuǎn)化率為$\frac{1.3mol}{2mol}$×100%=65%；
氫氣初始生成速率越大，說明催化劑催化性能越高，由圖可知Ru的催化性能最好；
點b、c均未達到平衡，相同時間，C點溫度較高，反應(yīng)速率較快，故C點的氨氣的轉(zhuǎn)化率較高；
催化劑不影響平衡移動，平衡時轉(zhuǎn)化率不變，Ni的催化性能比Fe高，但比Rh低，相同溫度下氨氣轉(zhuǎn)化率高于催化劑Fe的、小于催化劑Rh的，Ni催化分解氨氣過程的總趨勢曲線如圖：，
故答案為：65%；Ru；點b、c均未達到平衡，相同時間，C點溫度較高，反應(yīng)速率較快，故C點的氨氣的轉(zhuǎn)化率較高；．

點評 本題考查化學(xué)反應(yīng)中能量變化、熱化學(xué)方程式書寫、化學(xué)平衡計算、化學(xué)平衡圖象等，側(cè)重考查分析解決問題能力，難度中等．