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MnSO4溶液（含少量稀硫酸）制備MnO2。寫出陽極的電極反應式：___________。

(2)已知如下熱化學方程式(K代表平衡常數(shù))：

①MnCO3(s)MnO(s)+CO2(g) △H1 K1

②2MnO(s)+O2(g)2MnO2(s) △H2 K2

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

△H3=______(用△H1、△H2表示) K3=_______(用K1、K2表示）。

(3)反應②在低溫條件下能自發(fā)進行，則△H2______0(填“>”“<”或“=”)。

(4)在密閉容器中投入足量的MnCO3，—定條件下發(fā)生反應:MnCO3(s)MnO(s)+CO2(g)

△H>0。在一定溫度下，達到平衡狀態(tài)時p(CO2)=2a MPa。

① 溫度、壓強對MnCO3分解率的影響如圖所示：比較：L1____L2(填“>”“<”或“=”)。

② 保持溫度不變，將容器體積擴大至原來的2倍，則p(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，達到新平衡時下列物理量-定不變的是__(填代號）。

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

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

Answer 1

【答案】(1)Mn2++2H2O-2e-＝MnO2+4H+ (2)2△H1+△H2 ·K2

(3)< (4①) > ② a MPa<p(CO2)<2a MPa ③ AB (5) 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)生氧化反應生成MnO2，其陽極電極反應式是Mn2++2H2O2e-=MnO2+4H+。

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

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

（4）①根據(jù)上述MnCO3分解的化學方程式及△H>0可得：增大壓強壓縮體積，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，L1和L2代表溫度，L1>L2；②保持溫度不變，將容器體積擴大至原來的2倍，若平衡不移動，則p(CO2)= a MPa，而實際情況是：降低壓強平衡右移，所以p(CO2)> MPa，又根據(jù)化學平衡移動原理（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，化學平衡常數(shù)不變，將容器體積壓縮至原來的一半，化學平衡逆向移動，n(CO2)減小， m(MnCO3)增大，因為只有一種氣體，所以c(CO2)不變。故選AB。

（5）由題意該反應達到平衡狀態(tài)時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。