题目内容

20．碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质．请回答下列问题：（已知：在25℃，100kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热．单位为kJ/mol）
（1）有机物M经过太阳光光照可转化成N，转化过程如图：

△H=+88.6kJ/mol则M、N的稳定性相比，M＞N．（填“＞”、“＜”或“=”表示）
（2）使Cl2和H2O（g）通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1mol Cl2参与反应时释放出145kJ热量，写出该反应的热化学方程：2Cl2（g）+2H2O（g）+C（s）═4HCl（g）+CO2（g）△H=-290kJ•mol-1 ．
（3）氨气易液化，便于储运，可利用NH3作储氢材料．
已知：2NH3（g）?N2（g）+3H2（g）△H=+92.4kJ•mol-1
?一定温度下，在2L的密闭容器中投入2mol的NH3，当达到平衡时放出的热量为60.1kJ，则此时NH3的转化率为65%．其他条件相同，该反应在不同催化剂作用下，氢气初始生成速率如图1，相同时间氨气的转化率随反应温度的变化如图2．

则反应的活化能最大的是Ru（填催化剂的化学式）．c点氨气的转化率高于b点，原因是点b、c均未达到平衡，相同时间，C点温度较高，反应速率较快，故C点的氨气的转化率较高．请在图中再添加一条Ni催化分解氨气过程的总趋势曲线．

分析 （1）M转化为N是吸热反应，所以N的能量高，能量越高越不稳定；
（2）注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式，注意反应热与化学计量数成正比关系；
（3）根据放出的热量计算参加反应氮气物质的量，进而计算氨气转化率；
氢气初始生成速率越大，说明催化剂催化性能越高；
点b、c均未达到平衡，相同时间，C点温度较高，反应速率较快，故C点的氨气的转化率较高；
催化剂不影响平衡移动，平衡时转化率不变，Ni的催化性能比Fe高，但比Rh低，相同温度下氨气转化率高于催化剂Fe的、小于催化剂Rh的．

解答 解：（1）M转化为N是吸热反应，所以N的能量高，能量越高越不稳定，能量越低越稳定，故稳定性M＞N，
故答案为：＞；
（2）有1mol Cl2参与反应时释放出145kJ热量，2mol氯气反应放热290kJ，反应的热化学方程式为：2Cl2（g）+2H2O（g）+C（s）═4HCl（g）+CO2（g）△H=-290kJ•mol-1 ；
故答案为：2Cl2（g）+2H2O（g）+C（s）═4HCl（g）+CO2（g）△H=-290kJ•mol-1 ；
（3）参加反应氨气物质的量为2mol×$\frac{60.1kJ}{92.4kJ}$=1.3mol，故氨气转化率为$\frac{1.3mol}{2mol}$×100%=65%；
氢气初始生成速率越大，说明催化剂催化性能越高，由图可知Ru的催化性能最好；
点b、c均未达到平衡，相同时间，C点温度较高，反应速率较快，故C点的氨气的转化率较高；
催化剂不影响平衡移动，平衡时转化率不变，Ni的催化性能比Fe高，但比Rh低，相同温度下氨气转化率高于催化剂Fe的、小于催化剂Rh的，Ni催化分解氨气过程的总趋势曲线如图：，
故答案为：65%；Ru；点b、c均未达到平衡，相同时间，C点温度较高，反应速率较快，故C点的氨气的转化率较高；．

点评 本题考查化学反应中能量变化、热化学方程式书写、化学平衡计算、化学平衡图象等，侧重考查分析解决问题能力，难度中等．

练习册系列答案
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