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金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域有著重要用途。目前生產(chǎn)鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉(zhuǎn)化為TiCl4,再進(jìn)一步還原得到鈦。回答下列問(wèn)題:
(1)TiO2轉(zhuǎn)化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時(shí)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式及其平衡常數(shù)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反應(yīng)2C(s)+O2(g)═2CO(g)的ΔH為
-223
-223
kJ?mol-1,Kp=
1.2×1014
1.2×1014
Pa。
②碳氯化的反應(yīng)趨勢(shì)遠(yuǎn)大于直接氯化,其原因是
根據(jù)吉布斯自由能ΔG=△H-T△S,當(dāng)△H>0(放熱),△S>0(熵增)時(shí),△G<0,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,△G>0時(shí)反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,碳氯化反應(yīng)中△H<0,為放熱反應(yīng),且反應(yīng)物2molCl2(g),生成物中有1molTiCl4(g)和2molCO氣體,為氣體體積增大的反應(yīng)(熵增),直接氯化為吸熱反應(yīng),所以“碳氯化”的反應(yīng)趨勢(shì)遠(yuǎn)大于直接氯化
根據(jù)吉布斯自由能ΔG=△H-T△S,當(dāng)△H>0(放熱),△S>0(熵增)時(shí),△G<0,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,△G>0時(shí)反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,碳氯化反應(yīng)中△H<0,為放熱反應(yīng),且反應(yīng)物2molCl2(g),生成物中有1molTiCl4(g)和2molCO氣體,為氣體體積增大的反應(yīng)(熵增),直接氯化為吸熱反應(yīng),所以“碳氯化”的反應(yīng)趨勢(shì)遠(yuǎn)大于直接氯化

③對(duì)于碳氯化反應(yīng):增大壓強(qiáng),平衡
向左
向左
移動(dòng)(填“向左”“向右”或“不”);溫度升高,平衡轉(zhuǎn)化率
變小
變小
(填“變大”“變小”或“不變”)。
(2)在1.0×105Pa,將TiO2、C、Cl2以物質(zhì)的量比1:2.2:2進(jìn)行反應(yīng)。體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))隨溫度變化的理論計(jì)算結(jié)果如圖所示。

①反應(yīng)C(s)+CO2(g)═2CO(g)的平衡常數(shù)Kp(1400℃)=
7.2×105
7.2×105
Pa。
②圖中顯示,在200℃平衡時(shí)TiO2幾乎完全轉(zhuǎn)化為TiCl4,但實(shí)際生產(chǎn)中反應(yīng)溫度卻遠(yuǎn)高于此溫度,其原因是
加快反應(yīng)速率,提高生產(chǎn)效率
加快反應(yīng)速率,提高生產(chǎn)效率
。
(3)TiO2碳氯化是一個(gè)“氣-固-固”反應(yīng),有利于TiO2-C“固-固”接觸的措施是
將固體粉碎后混勻
將固體粉碎后混勻
。

【答案】-223;1.2×1014;根據(jù)吉布斯自由能ΔG=△H-T△S,當(dāng)△H>0(放熱),△S>0(熵增)時(shí),△G<0,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,△G>0時(shí)反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,碳氯化反應(yīng)中△H<0,為放熱反應(yīng),且反應(yīng)物2molCl2(g),生成物中有1molTiCl4(g)和2molCO氣體,為氣體體積增大的反應(yīng)(熵增),直接氯化為吸熱反應(yīng),所以“碳氯化”的反應(yīng)趨勢(shì)遠(yuǎn)大于直接氯化;向左;變小;7.2×105;加快反應(yīng)速率,提高生產(chǎn)效率;將固體粉碎后混勻
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:937引用:3難度:0.5
相似題
  • 1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來(lái),氫氣是一種清潔能源。
    (1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來(lái)源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ?mol-1
    (2)T1℃時(shí),向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T2℃,經(jīng)25s后達(dá)到平衡,測(cè)得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內(nèi)v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1
    (3)CH4分解時(shí)幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對(duì)數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。

    ①T℃時(shí),向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此時(shí)的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進(jìn)行計(jì)算)Pa2
    ②若只改變一個(gè)反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標(biāo)號(hào))。
    A.減小C2H2的濃度
    B.升高溫度
    C.增大壓強(qiáng)
    D.加入合適的催化劑
    (4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為
     
    ,一段時(shí)間后陰、陽(yáng)兩極收集到的氣體質(zhì)量之比為
     
    。

    發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5
  • 2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:60引用:6難度:0.6
  • 3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測(cè)得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
    (1)此時(shí)A的濃度c(A)=
     
    mol/L,反應(yīng)開(kāi)始前容器中的A、B的物質(zhì)的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
     
    mol/(L?min);
    (3)x的值為
     

    發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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