Question

【題目】MnO2是常見的氧化劑、催化劑和活性電極材料。

（1）工業(yè)上,以惰性材料為電極,電解MaSO4溶液(含少量稀硫酸)制備MnO2。寫出陽極的電極反應(yīng)式：_________________________________。

（2）已知如下熱化學(xué)方程式(K代表平衡常數(shù))：

①MnCO3(s)Mn0(s)+CO2(g)△H1 K1

②2MnO(s)+O2(g)2MnO2(s)△H2 K2

③2MnCO3(n)+O2(g)2MnO2(s)+2CO2(g)△H3 K3

△H3=________用△H1，△H2表示)；K3=________用K1、K2表示)。

（3）反應(yīng)②在低溫條件下能自發(fā)進(jìn)行,則△H3________0(填“>"“<"或“=")。

（4）在密閉容器中投入足量的MnCO3,一定條件下發(fā)生反應(yīng)MnCO3(s)MnO(s)+CO2(g) △H>0。在一定濕度下,達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)ρ(CO2)=2aMPa。

①溫度、壓強(qiáng)對(duì)MnCO3分解率的影響如圖所示：

比較：L1__________L2(填“>"“<”或“=")。

②保持溫度不變,將容器休積擴(kuò)大至原來的2倍,則ρ(CO2)的變化范圍是____________。

③保持溫度不變,將容器體積壓縮至原來的一半,達(dá)到新平衡時(shí)下列物理量一定不變的是____（填代號(hào))。

A．平衡常數(shù)K B．c(CO2) C．n(CO2) D．m(MnCO3）

（5）一定溫度下,在容積為2L的恒容密閉容器中加入足量的MnCO3(s)和5molO2,發(fā)生反應(yīng)：2MnCO3(s)+O2(g)2MnO2(s)+2CO2(g),CO2以平均速率為0.1mol·L-1·min-1經(jīng)過10min達(dá)到平衡狀態(tài)，該條件下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為______________。

Answer 1

【答案】 Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+ 2△H1+△H2 K21·K2 < > aMPa<p(CO2)≤2aMPa AB 0.5mol·L-1

【解析】（1）根據(jù)電解原理，用惰性電極電解MnSO4溶液制得MnO2的陽極為：Mn2+失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MnO2，其陽極電極反應(yīng)式是Mn2++2H2O2e-=MnO2+4H+。

（2）由已知三個(gè)化學(xué)方程式可得：③=①×2+②，所以△H1=2△H1+△H2 、K3= K12K2 。

（3）反應(yīng)②在低溫條件下能自發(fā)進(jìn)行，所以△H2T△S<0，根據(jù)化學(xué)方程式可看出△S<0，所以△H2<0。

（4）①根據(jù)上述MnCO3分解的化學(xué)方程式及△H>0可得：增大壓強(qiáng)壓縮體積，MnCO3分解率降低，升高溫度MnCO3分解率增大，所以圖中X代表壓強(qiáng)，L1和L2代表溫度，L1>L2；②保持溫度不變，將容器體積擴(kuò)大至原來的2倍，若平衡不移動(dòng)，則p(CO2)= a MPa，而實(shí)際情況是：降低壓強(qiáng)平衡右移，所以p(CO2)> MPa，又根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理（即勒夏特列原理）p(CO2)< 2a MPa，綜上所述，a MPa <p(CO2)< 2a MPa；③ 保持溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，將容器體積壓縮至原來的一半，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，n(CO2)減小， m(MnCO3)增大，因?yàn)橹挥幸环N氣體，所以c(CO2)不變。故選AB。

（5）由題意該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)c（CO2）=0.1mol L-1 min-1×10min=1 mol L-1，列三段式得：

所以K==（1 mol·L-1）2 ÷ 2 mol·L-1=0.5mol.L-1