金属钛(Ti)被称为21世纪金属，在航海、航空、记忆和涂料方面应用广泛，TiO2是一种优良的光催化剂。20世纪...

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金属钛(Ti)被称为21世纪金属，在航海、航空、记忆和涂料方面应用广泛，TiO2

是一种优良的光催化剂。20世纪科学家尝试用多种方法将金红石(TiO2)还原，发现金红

石直接*化是冶炼钛的关键

步骤：

TiO2(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(g)＋O2(g)      ΔH＝＋1493kJ•mol-1，ΔS＝＋61J•K-1•mol-1

该反应发生温度高达2170℃，能耗大，对设备和生产要求几乎达到苛刻程度。目前科学家采用金红石加碳*化方法，在较温和条件下成功制取TiCl4，为人类快速迈进钛合金时代做出了巨大贡献。金红石加碳*化的主要反应如下：

反应Ⅰ：TiO2(s)＋2Cl2(g) +C(s)TiCl4(g)＋CO2(g)   ΔH1，ΔS1＝＋64J•K-1•mol-1

反应Ⅱ：TiO2(s)＋2Cl2(g) +2C(s)TiCl4(g)＋2CO(g)  ΔH2，△S2

已知：①C(s)＋O2(g)＝CO2(g)    ΔH＝－394.3kJ•mol-1

②2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)   ΔH＝－222.3kJ•mol-1

请回答：

(1)反应Ⅰ的ΔH1＝           kJ•mol-1。

(2)对于气体参加的反应，表示平衡常数KP时，用气体组分B的平衡压强P(B)代替该气

体物质的量浓度c(B)，则反应Ⅰ的KP＝                  (用表达式表示)。

(3)在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂TiO2表面与H2O发生反应，

2N2(g)＋6H2O(1)＝4NH3(g)＋3O2(g)    ΔH＝＋1530.4kJ•mol-1

进一步研究相同条件下NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表：

①请在下图中画出上述反应在“有催化剂”与“无催化剂”两种情况下反应过程中体系能量随反应过程的变化趋势示意图(图中标明必要的文字说明)。

②根据表中数据，在303K时，在3h内用氮气表示其平均反应速率为        mol•L-1•h-1。判断组别4中反应是否达到平衡状态      (填“是”或“否”)，并说明理由             。

【回答】

(1)+1098.7          (2)p(CO2)p(TiCl4)/p2(Cl2) 

(3)①

②4×10-7；否；反应正反应为吸热反应，升高温度平衡正移，则n(NH3)应大于6.0×10-6mol

知识点：化学反应速率 化学平衡

题型：综合题