工業(yè)上先將金紅石(TiO2)轉(zhuǎn)化為TiCl4,然后可制得在醫(yī)療等領(lǐng)域具有重要用途的鈦(Ti)。按要求回答下列問題。
(1)鈦的價層電子排布式為 3d24s23d24s2;預(yù)測鈦元素的最高化合價為 +4+4。
(2)已知在一定條件下如下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式及平衡常數(shù):
?。甌iO2(s)+2Cl2(g)?TiCl4(g)+O2(g)ΔH1=+162kJ?mol-1;K1
ⅱ.2C(s,石墨)+O2(g)?2CO(g)?ΔH2=-221kJ?mol-1;K2
ⅲ.碳氯化法:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s,石墨)?TiCl4(g)+2CO(g)ΔH3(ΔS=+146J?K-1?mol-1);K3
①ΔH3=-59kJ?mol-1-59kJ?mol-1;K3=K1?K2K1?K2(用含K1、K2的代數(shù)式表示)。
②反應(yīng)ⅲ自發(fā)進(jìn)行的條件為 任意溫度任意溫度(填“低溫”“高溫”或“任意溫度”)。
③在反應(yīng)ⅰ中加入石墨制備TiCl4,用平衡移動原理分析其目的:因加入的石墨會消耗反應(yīng)ⅰ產(chǎn)生的O2;反應(yīng)ⅱΔH2<0,放出的熱能使ΔH1>0的反應(yīng)ⅰ平衡正移,TiCl4產(chǎn)率增加因加入的石墨會消耗反應(yīng)ⅰ產(chǎn)生的O2;反應(yīng)ⅱΔH2<0,放出的熱能使ΔH1>0的反應(yīng)ⅰ平衡正移,TiCl4產(chǎn)率增加。
(3)在VL的密閉容器中,投入一定量的TiO2、C、Cl2,進(jìn)行反應(yīng)ⅲ的模擬實驗。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算結(jié)果如圖所示。
①設(shè)600℃時平衡體系氣體總物質(zhì)的量為n,反應(yīng)C(s)+CO2(g)?2CO(g)的平衡常數(shù)的值K=0.005nV0.005nV(用含n、V的代數(shù)式表示)。
②在200℃平衡時TiO2幾乎完全轉(zhuǎn)化為TiCl4。但實際生產(chǎn)TiCl4采用1000℃左右的反應(yīng)溫度,其理由是 1000℃高溫可提高反應(yīng)速率,在相同時間內(nèi)得到更多的TiCl4產(chǎn)品1000℃高溫可提高反應(yīng)速率,在相同時間內(nèi)得到更多的TiCl4產(chǎn)品。
(4)寫出有利于加快反應(yīng)ⅲ速率的一條措施:將TiO2(s)、C(s,石墨)兩種固體粉碎后混合均勻,同時鼓入Cl2,使固體粉末“沸騰”將TiO2(s)、C(s,石墨)兩種固體粉碎后混合均勻,同時鼓入Cl2,使固體粉末“沸騰”。
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【答案】3d24s2;+4;-59kJ?mol-1;K1?K2;任意溫度;因加入的石墨會消耗反應(yīng)ⅰ產(chǎn)生的O2;反應(yīng)ⅱΔH2<0,放出的熱能使ΔH1>0的反應(yīng)ⅰ平衡正移,TiCl4產(chǎn)率增加;;1000℃高溫可提高反應(yīng)速率,在相同時間內(nèi)得到更多的TiCl4產(chǎn)品;將TiO2(s)、C(s,石墨)兩種固體粉碎后混合均勻,同時鼓入Cl2,使固體粉末“沸騰”
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【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/30 13:42:58組卷:57引用:1難度:0.5
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1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來,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=
(2)T1℃時,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,測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
(3)CH4分解時幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。
①T℃時,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
②若只改變一個反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
A.減小C2H2的濃度
B.升高溫度
C.增大壓強
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。陽極的電極反應(yīng)式為發(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:59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A的濃度c(A)=
(2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
(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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