金屬鈦(Ti)被稱爲21世紀金屬，在航海、航空、記憶和塗料方面應用廣泛，TiO2是一種優良的光催化劑。20世紀...

問題詳情：

金屬鈦(Ti)被稱爲21世紀金屬，在航海、航空、記憶和塗料方面應用廣泛，TiO2

是一種優良的光催化劑。20世紀科學家嘗試用多種方法將金紅石(TiO2)還原，發現金紅

石直接*化是冶煉鈦的關鍵

步驟：

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

該反應發生溫度高達2170℃，能耗大，對設備和生產要求幾乎達到苛刻程度。目前科學家採用金紅石加碳*化方法，在較溫和條件下成功製取TiCl4，爲人類快速邁進鈦合金時代做出了巨大貢獻。金紅石加碳*化的主要反應如下：

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

反應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

請回答：

(1)反應Ⅰ的ΔH1＝           kJ•mol-1。

(2)對於氣體參加的反應，表示平衡常數KP時，用氣體組分B的平衡壓強P(B)代替該氣

體物質的量濃度c(B)，則反應Ⅰ的KP＝                  (用表達式表示)。

(3)在常溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑TiO2表面與H2O發生反應，

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

進一步研究相同條件下NH3生成量與溫度的關係，部分實驗數據見下表：

①請在下圖中畫出上述反應在“有催化劑”與“無催化劑”兩種情況下反應過程中體系能量隨反應過程的變化趨勢示意圖(圖中標明必要的文字說明)。

②根據表中數據，在303K時，在3h內用氮氣表示其平均反應速率爲        mol•L-1•h-1。判斷組別4中反應是否達到平衡狀態      (填“是”或“否”)，並說明理由             。

【回答】

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

(3)①

②4×10-7；否；反應正反應爲吸熱反應，升高溫度平衡正移，則n(NH3)應大於6.0×10-6mol

知識點：化學反應速率 化學平衡

題型：綜合題