Question

化学反应原理在科研和生产中有广泛应用．

（1）工业上制取Ti的步骤之一是：在高温时，将金红石（TiO₂）、炭粉混合并通人Cl₂先制得TiCl₄和一种可燃性气体，已知：

①TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（1）+O₂（g）；△H=﹣410.0kJ•mol^﹣1

②CO（g）═C（s）+O₂（g）；△H=+110.5kJ•mol^﹣1

则上述反应的热化学方程式是                              ．

（2）利用“化学蒸气转移法”制备二硫化钽（TaS₂）晶体，发生如下反应：

TaS₂（s）+2I₂（g）═TaI₄（g）+S₂（g）△H₁＞0  （Ⅰ）；若反应（Ⅰ）的平衡常数K=1，向某恒容且体积为15ml的密闭容器中加入1mol I₂ （g）和足量TaS₂（s），I₂ （g）的平衡转化率为               ．

如图1所示，反应（Ⅰ）在石英真空管中进行，先在温度为T₂的一端放入未提纯的TaS₂粉末和少量I₂ （g），一段时间后，在温度为T₁的一端得到了纯净TaS₂晶体，则温度T₁            T₂（填“＞”“＜”或“=”）．上述反应体系中循环使用的物质是            ．

（3）利用H₂S废气制取氢气的方法有多种．

①高温热分解法：

已知：H₂S（g）═H₂（g）+S₂（g）；△H₂；在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H₂S分解实验．以H₂S起始浓度均为c mol•L^﹣1测定H₂S的转化率，结果如图2．图中a为H₂S的平衡转化率与温度关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H₂S的转化率．△H₂          0（填＞，=或＜）；说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：                    ．

②电化学法：

该法制氢过程的示意图如3．反应后的溶液进入电解池，电解总反应的离子方程式为            ．

Answer

（1）TiO2（s）+2C（s）+2Cl2（g）TiCl4（l）+2CO（g）△H=﹣631kJ/mol；

（2）66.7%；＜；I2；

（3）①＞；温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的进间缩短；

②2Fe2++2H+2Fe3++H2↑．

【解析】

（1）①TiO2 （s）+2Cl2（g）═TiCl4（1）+O2（g）；△H=﹣410.0kJ•mol﹣1

②CO（g）═C（s）+O2（g）；△H=+110.5kJ•mol﹣1

依据盖斯定律内容用上述热化学方程式计算，①﹣②×2得到则上述反应的热化学方程式是：TiO2（s）+2C（s）+2Cl2（g）TiCl4（l）+2CO（g）△H=﹣631kJ/mol，

（2）K=1，设 I2的平衡转化率为x，则参加反应的I2为xmol，

TaS2（s）+2I2（g）═TaI4（g）+S2（g）△H1＞0

起始量（mol） 1 0 0

变化量（mol） x 0.5x 0.5x

平衡量（mol） 1﹣x 0.5x 0.5x

平衡时生成TaI4和S2各0.5xmol，剩余I2为（1﹣x）mol，体积为15ml，结合平衡常数计算式可知，平衡浓度可以用物质的量代替来计算平衡常数，则根据K===1，解之得：x=66.7%，由所给方程式可知该反应为吸热反应，通过题意可知温度T2端利于反应正向进行，为高温，温度T1端利于反应向左进行，为低温，所以T1＜T2，其中I2是可以循环使用的物质，故答案为：66.7%；＜；I2；

（3）①以H2S起始浓度均为cmol•L﹣1测定H2S的转化率，由图象随着温度升高，H2S的转化率也随之增大，所以升高温度平衡向正反应方向移动，所以△H4＞0；温度的升高，曲线b向曲线a逼近，反应速率加快，达到平衡时的时间缩短，故答案为：＞；温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的进间缩短；

②电解池中亚铁离子失去电子生成铁离子，氢离子得到电子生成氢气，电解总反应的离子方程式为2Fe2++2H+2Fe3++H2↑