Question

【題目】化學工業中Mn可用作氧化劑、助燃劑、活性電極材料、催化劑、油漆和油墨的干燥劑等,碳酸錳礦可作為制備MnO2原料

(1)已知25℃,101kPa時有如下的三個熱化學方程式

①MnCO3(s) MnO(s)+CO2(g) △H1=+116 6kJ/mol

②2MnO(s)+O2(g) 2MnO2(s) △H2=-272.0kJ/mol

③2MnCO3(s)+O2(g) 2Mn2(s)+2CO2(g) △H3

則△H3=_________；反應②在________條件下(填“高溫”、“低溫”或“任何溫度”)能自發進行。

(2)在密閉容器中投入足量的 MnCO3,在一定條件下發生反應:MnCO3(s) Mno(s)+CO2(g) △H1=+116.6kJ/mol。一定溫度下,達到平衡狀態時p(CO2)=bMPa

①溫度、壓強對碳酸錳平衡分解率的影響如圖所示。圖中Y1____Y2(填“>”、“<”或“=”)。

②保持溫度不變,將體積擴大至原來的3倍,則容器內壓強p(CO2)的變化范圍為_______。

③若溫度不變,將容器體積壓縮至原來的一半,達到新平衡時,與原平衡狀態相比,下列物理量一定不變的是________ (填字母)

A.CO2的質量 B. MnCO3的質量 C.MnCO3的分解率

D.化學平平衡常數 E.CO2的物質的量濃度

(3)在4L恒容密閉容器中,充入足量量的MnCO3(s)和a molO2(g),在一定溫度下發生反應:MnCO3(s)+O2(g) 2MnO2(s)+2CO2(g),經過5min該反應剛好達到平衡狀態,且該段時間內CO2的化學反應速率為0.2molL-1·min-1若該條件該反應的化學平衡常數K=0.5,則a=____。

(4)現以鉛蓄電池為電源,用石墨為電極,電解MnSO4和H2SO4混合液來制備MnO2,裝置如圖所示,陽極的電極反應式為___________,當蓄電池中有2mol H+被消耗時,則理理論上能生成MnO2________g

Answer 1

【答案】 -38.8kJ/mol 低溫 ＜ DE 10 43.5

【解析】(1) 根據蓋斯定律，由①×2+②=③得ΔH3=2ΔH1+ΔH2=2×116-272=-38.8kJ/mol；反應②的正反應是氣體分子數減小的反應，即熵減反應，ΔS<0，△H2<0，該反應在較低溫度下能自發進行；正確答案：-38.8kJ/mol；低溫。

(2)①從圖像可知，減小壓強，平衡右移，碳酸錳平衡分解率增大，因此Y1<Y2；正確答案：<。

②該反應的平衡常數為Kp=p(CO2)；溫度不變，平衡常數不變；假設減壓(或擴大體積)時，平衡不移動，體積擴大至原來的3倍，則壓強減小至原平衡的1/3，減壓至p(CO2)=1/3 bMPa，即改變壓強的瞬時，平衡已開始移動，壓強的變化范圍：；正確答案：。

③MnCO3(s) Mno(s)+CO2(g) △H1=+116.6kJ/mol；若溫度不變,將容器體積壓縮至原來的一半，平衡左移，CO2的質量減小，A錯誤；MnCO3的質量增大，B錯誤；MnCO3的分解率減小，C錯誤；化學平衡常數只與溫度有關，D錯誤；根據平衡常數為Kp=p(CO2)，溫度不變，平衡常數不變，CO2的物質的量濃度保持不變，E正確；正確選項DE。

(3)該段時間內CO2的化學反應速率為0.2molL-1·min-1，消耗CO2的濃度為1 molL-1；a molO2(g)的濃度為0.25a molL-1，

MnCO3(s)+O2(g) 2MnO2(s)+2CO2(g),

起始量 0.25a 0

變化量 0.5 1

平衡量 0.25a-0.5 1

K=c2(CO2)/c(O2)= 0.5, 12/(0.25 a-0.5)= 0.5, a =10；正確答案：10。

4)鉛蓄電池為電源，與二氧化鉛相連的電極為陽極，溶液中錳離子失電子氧化為二氧化錳，極反應為；鉛蓄電池總反應為Pb + PbO2 + 2H2SO4 == 2PbSO4↓ + 2H2O，轉移電子2mol，有4molH+被消耗時,當有2mol H+被消耗時,轉移電子1mol，根據可知，生成MnO2的量為0.5 mol，質量為43.5 g；正確答案：；43.5。