Question

【題目】TiO2和TiCl4均為重要的工業原料。已知：

Ⅰ.TiCl4(g)+O2(g)TiO2(s)+2Cl2(g) ΔH1=-175.4kJ·mol-1

Ⅱ.2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH2= -220.9kJ·mol-1

請回答下列問題：

（1）TiCl4(g)與CO(g)反應生成TiO2(s)、C(s)和氯氣的熱化學方程式為_____________________。升高溫度，對該反應的影響為___________________________________。

（2）若反應Ⅱ的逆反應活化能表示為EkJ·mol-1，則E________220.9(填“>”“<”或“=”)。

（3）t℃時，向10 L恒容密閉容器中充入1molTiCl4和2 molO2，發生反應Ⅰ。5min達到平衡時測得TiO2的物質的量為0.2 mol。

①0~5 min 內，用Cl2表示的反應速率v(Cl2)=__________。

②TiCl4的平衡轉化率a=__________________。

③下列措施，既能加快逆反應速率又能增大TiCl4的平衡轉化率的是__________（填選項字母）。

A．縮小容器容積 B．加入催化劑 C．分離出部分TiO2 D．增大O2濃度

④t℃時，向10 L恒容密閉容器中充入3 mol TiCl4和一定量O2的混合氣體，發生反應Ⅰ，兩種氣體的平衡轉化率(a)與起始的物質的量之比()的關系如圖所示：

能表示TiCl4平衡轉化率的曲線為__________(填“L1”或“L2”)；M點的坐標為___________。

Answer 1

【答案】 TiCl4(g)+2CO(g)=TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) ΔH=+45.5kJ·mol-1 反應速率加快，平衡正向移動，反應物的轉化率增大 ＞ 0.008 mol·L-1·min-1 20% D L2 (1， )

【解析】（1）已知：Ⅰ.TiCl4(g)+O2(g)TiO2(s)+2Cl2(g) ΔH1=-175.4 kJ·mol-1

Ⅱ.2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH2= -220.9kJ·mol-1 ，用Ⅰ-Ⅱ，TiCl4(g)+2CO(g)=TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) ΔH=-175.4 kJ·mol-1-（-220.9kJ·mol-1）=+45.5kJ·mol-1 ；升高溫度，反應速率加快，平衡正向移動，反應物的轉化率增大；（2）若反應Ⅱ的逆反應活化能表示為E kJ·mol-1，正反應是放熱反應，則E>220.9kJ·mol-1；（3）①0~5 min 內，用Cl2表示的反應速率v(Cl2)=2v(TiCl4)=2×0.2mol/(10L×5min)=0.008 mol·L-1·min-1 ；②TiCl4的平衡轉化率a=0.2mol/1mol×100%=20%；③A、縮小容器容積，反應速率加快，平衡逆向移動，故A錯誤； B.加入催化劑平衡不移動，故B錯誤；C.分離出部分TiO2 速率變慢，故C錯誤；D.增大O2濃度既能加快逆反應速率又能增大TiCl4的平衡轉化率，故D正確；故選D。④隨TiCl4濃度的增加，TiCl4轉化率越來越小，能表示TiCl4平衡轉化率的曲線為L2；M點表示n(TiCl4)/n(O2)=方程式的計量數比=1時，TiCl4的轉化率與O2的轉化率相同，即a=1；由t℃時，向10 L恒容密閉容器中充入1molTiCl4和2 molO2，發生反應Ⅰ。5min達到平衡時測得TiO2的物質的量為0.2 mol。平衡時四種物質的濃度分別為0.08mol·L－1TiCl4、0.18mol·L－1O2，0.04mol·L－1Cl2，平衡常數K=；t℃時，向10 L恒容密閉容器中充入3 mol TiCl4和3 molO2的混合氣體時，n(TiCl4)/n(O2)=方程式的計量數比，M點兩物質的轉化率相等，令轉化率為x，則平衡時四種物質的濃度分別為：0.3（1-x）mol·L－1TiCl4、0.3（1-x）mol·L－1O2，0.6xmol·L－1Cl2,溫度不變，平衡常數不變， ，解得x=1/7.