Question

TiO₂和TiCl₄均为重要的工业原料。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

请回答下列问题：

（1）TiCl₄(g)与CO(g)反应生成TiO₂(s)、C(s)和氯气的热化学方程式为_____________________。升高温度，对该反应的影响为___________________________________。

（2）若反应Ⅱ的逆反应活化能表示为EkJ·mol^-1，则E________220.9(填“>”“<”或“=”)。

（3）t℃时，向10 L恒容密闭容器中充入1molTiCl₄和2 molO₂，发生反应Ⅰ。5min达到平衡时测得TiO₂的物质的量为0.2 mol。

①0~5 min 内，用Cl₂表示的反应速率v(Cl₂)=__________。

②TiCl₄的平衡转化率a=__________________。

③下列措施，既能加快逆反应速率又能增大TiCl₄的平衡转化率的是__________（填选项字母）。

A．缩小容器容积    B．加入催化剂      C．分离出部分TiO₂ D．增大O₂浓度

④t℃时，向10 L恒容密闭容器中充入3 mol TiCl₄和一定量O₂的混合气体，发生反应Ⅰ，两种气体的平衡转化率(a)与起始的物质的量之比()的关系如图所示：

能表示TiCl₄平衡转化率的曲线为__________(填“L₁”或“L₂”)；M点的坐标为___________。

Answer

TiCl4(g)+2CO(g)=TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) ΔH=+45.5kJ·mol-1 反应速率加快，平衡正向移动，反应物的转化率增大 ＞ 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）=+45.5 kJ·mol-1 ；升高温度，反应速率加快，平衡正向移动，反应物的转化率增大；（2）若反应Ⅱ的逆反应活化能表示为E kJ·mol-1，正反应是放热反应，则E>220.9kJ·mol-1；（3）①0~5 min 内，用Cl2表示的反应速率v(Cl2)=2v(TiCl4)=2×0.2mol/(10L×5min)=0.008 mol·L-1·min-1 ；②TiCl4的平衡转化率a=0.2mol/1mol×100%=20%；③A、缩小容器容积，反应速率加快，平衡逆向移动，故A错误； B.加入催化剂平衡不移动，故B错误；C.分离出部分TiO2 速率变慢，故C错误；D.增大O2浓度既能加快逆反应速率又能增大TiCl4的平衡转化率，故D正确；故选D。④随TiCl4浓度的增加，TiCl4转化率越来越小，能表示TiCl4平衡转化率的曲线为L2；M点表示n(TiCl4)/n(O2)=方程式的计量数比=1时，TiCl4的转化率与O2的转化率相同，即a=1；由t℃时，向10 L恒容密闭容器中充入1molTiCl4和2 molO2，发生反应Ⅰ。5min达到平衡时测得TiO2的物质的量为0.2 mol。平衡时四种物质的浓度分别为0.08mol·L－1TiCl4、0.18mol·L－1O2，0.04mol·L－1Cl2，平衡常数K=；t℃时，向10 L恒容密闭容器中充入3 mol TiCl4和3 molO2的混合气体时，n(TiCl4)/n(O2)=方程式的计量数比，M点两物质的转化率相等，令转化率为x，则平衡时四种物质的浓度分别为：0.3（1-x）mol·L－1TiCl4、0.3（1-x）mol·L－1O2，0.6xmol·L－1Cl2,温度不变，平衡常数不变， ，解得x=1/7.