Question

【题目】TiO2和TiCl4均为重要的化工原料，已知：

Ⅰ．TiCl4(g) + O2(g) TiO2(s) + 2Cl2(g) ΔH =-175．4 kJ/mol

Ⅱ．2C(s) + O2(g) 2CO(g) ΔH =-220．9 kJ/mol

请回答下列问题：

(1)TiCl4(g)+2CO(g)TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g) 的ΔH =____________ kJ/mol

(2)toC时，向10L恒容密闭容器中充入1mol TiCl4和2molO2，发生反应I，4min达到平衡时测得TiO2的物质的量为0.2mol。

① 反应4min末的平均速率v(Cl2)=_____，该温度下K =____（用分数表示），O2的平衡转化率=_______.

② 下列措施，既能加快正反应速率，又能增大O2的平衡转化率的是________

A．缩小容器的体积 B．加入催化剂 C．分离出部分TiO2

D．增加O2的浓度 E．减低温度 F．以上方法均不可以

③toC时，向10L恒容密闭容器中充入3molTiCl4和一定量的O2，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（TiCl4/O2）的关系如图所示:能表示O2的平衡转化率的曲线为_________ (填“L1”或“L2”)M点的坐标为______________(用整数或分数表示)

(3)常温下，用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液，在NH4HCO3溶液中：c(NH4+)_____c(HCO3-)（填“>”、“<”或“=”）；反应NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=_________。（已知常温下NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5，H2CO3的电离平衡常数K1=4×107mol·L1，K2=4×1011mol·L1）

Answer 1

【答案】+45.5kJ/mol 0.01 mol/(Lmin) 10% F L1 (1，) > 1.25×103

【解析】

(1)已知Ⅰ．TiCl4(g)+O2(g)TiO2(s)+2Cl2(g)△H=-175.4kJ/mol
Ⅱ．2C(s)+O2(g)2CO(g)△H=-220.9kJ/mol
根据盖斯定律Ⅰ-Ⅱ得TiCl4(g)+2CO(g)TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)△H=(-175.4+220.9)kJ/mol=+45.5kJ/mol；

(2)初始投料为1molTiCl4和2mol O2，容器体积为10L，列三段式有：

；

①反应0～4min末的平均速率v(Cl2)==0.01 mol/(Lmin)；根据平衡常数的定义可知K=；O2的平衡转化率==10%；

②A．缩小容器的体积，相当于增大压强，该反应是气体体积不变的反应，平衡不移动，不能增大氧气的转化率，故A错误；
B．加入催化剂，只改变反应速率，不改变平衡状态，不能增大氧气的转化率，故B错误；
C．分离出部分TiO2，使平衡正向移动，但不能加快正反应速率，故C错误；
D．增大氧气浓度，反应速率加快，平衡正向移动，但起始物质的量增大，转化率减小，故D错误；
E．温度降低，反应速率减慢，故E错误；
F．由上述分析可知，方法均不合理，故F正确，所以答案为F；

③TiCl4的量为定值，则随着氧气的物质的量的增加，平衡逐渐正向移动，TiCl4的转化率逐渐增大，即越小TiCl4的转化率越大，同理可知越大，氧气的转化率越大，所以L1代表O2的平衡转化率曲线；

M点二者的转化率相同，则这两物质的起始物质的量相等，列三段式有：

根据第(2)小题可知该温度下平衡常数为，该反应前后气体的计量数之和相等，所以可以用物质的量来代替浓度计算平衡常数，所以有，解得x=，转化率为，所以坐标为(1，)；

(3)已知常温下NH3H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5molL-1，H2CO3的电离平衡常数Ka1=4×10-7moL-1，Ka2=4×10-11molL-1，NH3H2O的电离程度大于H2CO3的一级电离程度，则HCO3-的水解程度大于NH4+的水解程度，故在NH4HCO3溶液中，c(NH4+)＞c(HCO3-)；

对于反应NH4++HCO3-+H2ONH3H2O+H2CO3的平衡常数K==1.25×10-3。