Question

【题目】MnO2是常见的氧化剂、催化剂和活性电极材料。

(1)工业上，以惰性材料为电极，电解MnSO4溶液（含少量稀硫酸）制备MnO2。写出阳极的电极反应式：___________。

(2)已知如下热化学方程式(K代表平衡常数)：

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)反应②在低温条件下能自发进行，则△H2______0(填“>”“<”或“=”)。

(4)在密闭容器中投入足量的MnCO3，—定条件下发生反应:MnCO3(s)MnO(s)+CO2(g)

△H>0。在一定温度下，达到平衡状态时p(CO2)=2a MPa。

① 温度、压强对MnCO3分解率的影响如图所示：比较：L1____L2(填“>”“<”或“=”)。

② 保持温度不变，将容器体积扩大至原来的2倍，则p(CO2)的变化范围是______。

③ 保持温度不变，将容器体积压缩至原来的一半，达到新平衡时下列物理量-定不变的是__(填代号）。

A.平衡常数K B.c(CO2) C.n(CO2) D.m(MnCO3)

(5)—定温度下，在容积为2L的恒容密闭容器中加人足量的MnCO3(s)和5molO2，发生反应：2MnCO(s)+O2(g)2MnO2(s)+2CO2(g)，CO2以平均速率0.1mol L-1·min-1经过10min达到平衡状态。该条件下该反应的平衡常数K为_______。

Answer 1

【答案】 ⑴ Mn2++2H2O-2e-＝MnO2+4H+ ⑵ 2△H1+△H2 ·K2 ⑶ < ⑷① >

②a MPa<p(CO2)<2a MPa ③AB ⑸ 0.5mol.L-1

【解析】（1）根据电解原理，用惰性电极电解MnSO4溶液制得MnO2的阳极为：Mn2+失电子发生氧化反应生成MnO2，其阳极电极反应式是Mn2++2H2O2e-=MnO2+4H+。

（2）由已知三个化学方程式可得：③=①×2+②，所以△H1=2△H1+△H2 、K3= K12K2 。

（3）反应②在低温条件下能自发进行，所以△H2T△S<0，根据化学方程式可看出△S<0，所以△H2<0。

（4）①根据上述MnCO3分解的化学方程式及△H>0可得：增大压强压缩体积，MnCO3分解率降低，升高温度MnCO3分解率增大，所以图中X代表压强，L1和L2代表温度，L1>L2；②保持温度不变，将容器体积扩大至原来的2倍，若平衡不移动，则p(CO2)= a MPa，而实际情况是：降低压强平衡右移，所以p(CO2)> MPa，又根据化学平衡移动原理（即勒夏特列原理）p(CO2)< 2a MPa，综上所述，a MPa <p(CO2)< 2a MPa；③ 保持温度不变，化学平衡常数不变，将容器体积压缩至原来的一半，化学平衡逆向移动，n(CO2)减小， m(MnCO3)增大，因为只有一种气体，所以c(CO2)不变。故选AB。

（5）由题意该反应达到平衡状态时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