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金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途。目前生产钛的方法之一是将金红石(TiO2)转化为TiCl4,再进一步还原得到钛。回答下列问题:
(1)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下:
(ⅰ)直接氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)═TiCl4(g)+O2(g)ΔH1=172kJ•mol-1,Kp1=1.0×10-2
(ⅱ)碳氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)═TiCl4(g)+2CO(g)ΔH2=-51kJ•mol-1,Kp2=1.2×1012Pa
①反应2C(s)+O2(g)═2CO(g)的ΔH为
-223
-223
kJ•mol-1,Kp=
1.2×1014
1.2×1014
Pa。
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化,其原因是
根据吉布斯自由能ΔG=△H-T△S,当△H>0(放热),△S>0(熵增)时,△G<0,反应能自发进行,△G>0时反应不能自发进行,碳氯化反应中△H<0,为放热反应,且反应物2molCl2(g),生成物中有1molTiCl4(g)和2molCO气体,为气体体积增大的反应(熵增),直接氯化为吸热反应,所以“碳氯化”的反应趋势远大于直接氯化
根据吉布斯自由能ΔG=△H-T△S,当△H>0(放热),△S>0(熵增)时,△G<0,反应能自发进行,△G>0时反应不能自发进行,碳氯化反应中△H<0,为放热反应,且反应物2molCl2(g),生成物中有1molTiCl4(g)和2molCO气体,为气体体积增大的反应(熵增),直接氯化为吸热反应,所以“碳氯化”的反应趋势远大于直接氯化

③对于碳氯化反应:增大压强,平衡
向左
向左
移动(填“向左”“向右”或“不”);温度升高,平衡转化率
变小
变小
(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在1.0×105Pa,将TiO2、C、Cl2以物质的量比1:2.2:2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。

①反应C(s)+CO2(g)═2CO(g)的平衡常数Kp(1400℃)=
7.2×105
7.2×105
Pa。
②图中显示,在200℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4,但实际生产中反应温度却远高于此温度,其原因是
加快反应速率,提高生产效率
加快反应速率,提高生产效率

(3)TiO2碳氯化是一个“气-固-固”反应,有利于TiO2-C“固-固”接触的措施是
将固体粉碎后混匀
将固体粉碎后混匀

【答案】-223;1.2×1014;根据吉布斯自由能ΔG=△H-T△S,当△H>0(放热),△S>0(熵增)时,△G<0,反应能自发进行,△G>0时反应不能自发进行,碳氯化反应中△H<0,为放热反应,且反应物2molCl2(g),生成物中有1molTiCl4(g)和2molCO气体,为气体体积增大的反应(熵增),直接氯化为吸热反应,所以“碳氯化”的反应趋势远大于直接氯化;向左;变小;7.2×105;加快反应速率,提高生产效率;将固体粉碎后混匀
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:962引用:3难度:0.5
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  • 1.氢气最早于16世纪被人工制取出来,氢气是一种清洁能源。
    (1)利用光伏电池电解水制H2是氢能的重要来源。已知:H-H键、O=O键、H-O键的键能依次为436kJ•mol-1、495kJ•mol-1、463kJ•mol-1。则2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ•mol-1
    (2)T1℃时,向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4,只发生反应2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的转化率为
     
    ;保持其他条件不变,温度改为T2℃,经25s后达到平衡,测得c(CH4)=2c(C2H4),则0~25s内v(C2H4)=
     
    mol•L-1•s-1
    (3)CH4分解时几种气体的平衡分压(pPa)的对数值lgp与温度的关系如图所示。

    ①T℃时,向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只发生反应2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此时的平衡常数Kp=
     
    (用平衡分压代替浓度进行计算)Pa2
    ②若只改变一个反应条件使Kp变大,则该条件是
     
    (填标号)。
    A.减小C2H2的浓度
    B.升高温度
    C.增大压强
    D.加入合适的催化剂
    (4)工业上,以KNH2和液氨为电解质,以石墨为电极,电解液氨制备H2。阳极的电极反应式为
     
    ,一段时间后阴、阳两极收集到的气体质量之比为
     

    发布:2025/1/4 8:0:1组卷:9引用:3难度:0.5
  • 2.反应 4A(g)+5B(g)⇌4C(g)+6D(g)在 5L 的密闭容器中进行,半分钟后,C 的物质的量增 加了 0.30mol。下列叙述正确的是(  )

    发布:2024/12/30 19:30:2组卷:67引用:6难度:0.6
  • 3.将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g),经5min后,测得D的浓度为0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反应速率为0.1mol/(L•min).求:
    (1)此时A的浓度c(A)=
     
    mol/L,反应开始前容器中的A、B的物质的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反应速率v(B)=
     
    mol/(L•min);
    (3)x的值为
     

    发布:2024/12/30 19:0:1组卷:163引用:26难度:0.3
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