Question

二氧化錳是常見的催化劑，碳酸錳熱分解法是目前制備二氧化錳的主要方法．其反應原理為：①2MnCO₃+O₂?2MnO₂+2CO₂，經研究發(fā)現該反應過程為②MnCO₃?MnO+CO₂③2MnO+O₂?2MnO₂
（1）試寫出反應①的平衡常數表達式：K₁=

 

，K₁與反應②的平衡常數K₂及反應③的平衡常數K₃關系為

 

．
（2）反應③在低溫下能自發(fā)進行，則其△H

 

0．
（3）某科研小組對碳酸錳熱分解法制二氧化錳的條件（熔燒溫度和氣氛）進行了研究，獲得三幅圖（如圖所示），則制備熔燒溫度為

 

，氣氛條件為

 

．圖2中是在常壓下獲得的數據試在圖2中用粗虛線畫出10MPa下反應溫度與轉化率的關系圖．
（4）MnO₂也可以MnSO₄-H₂SO₄-H₂O體系為電解液在陽極電解獲得，其陽極電極反應式為

 

，電解后溶液的pH將

 

（填“增大”、“減少”或“不變”）

Answer 1

考點：化學平衡常數的含義,化學平衡建立的過程,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：（1）生成物濃度的冪之積比上反應濃度的冪之積，固體不代入表達式；①為方程②③之和，所以K₁=K₂×K₃；
（2）反應自發(fā)進行的判斷依據是△H-T△S＜0，反應自發(fā)進行，△H-T△S＞0，反應非自發(fā)進行；
（3）由圖分析在在指定溫度下和水分含量下碳酸錳轉化率要高；對反應2MnCO₃+O₂═2MnO₂+2CO₂正反應是氣體體積縮小的反應，所以增大壓強平衡逆向轉化率變��；
（4）陽極發(fā)生氧化反應，錳由+2價變成+4價，產生大量的氫離子．

解答： 解：（1）反應①的平衡常數表達式K₁=

c2(CO2)

c(O2)

，K1與反應②、③的平衡常數K₂、K₃關系為：①為方程②的系擴大2倍后與③之和所以K₁=K₂²×K₃，
故答案為：

c2(CO2)

c(O2)

；K₁=K₂²×K₃；
（2）反應③在低溫下能，只有△H＜0，△G＜0反應自發(fā)，故答案為：＜；
（3）由圖2分析，在350℃左右碳酸錳轉化率比較高，由圖3可知水分含量的30%左右碳酸錳轉化率比較高（或20%-40%都正確），對反應2MnCO₃+O₂═2MnO₂+2CO₂正反應是氣體體積縮小的反應，所以增大壓強平衡逆向轉化率變小，所以圖為（在原實線下即可），
故答案為：350℃；30%；；

（4）陽極發(fā)生氧化反應，錳由+2價變成+4價，電極反應為Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺，產生大量的氫離子，電解后溶液的pH將減小，故答案為：Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺； 減�。�

點評：本題考查化學平衡常數的含義，平衡移動、電化學相關知識，綜合性強，學生要有一定的化學基本功才能解決．