Question

12．二氧化锰是化学工业中常用的氧化剂和有机合成中的催化剂，其主要制备方法是碳酸锰热分解，反应原理为2MnCO₃+O₂═2MnO₂+2CO₂．经研究发现该反应过程为①MnCO₃═MnO+CO₂　②2MnO+O₂═2MnO₂．
回答下列问题：
（1）某温度下该平衡体系的压强为P，CO₂、O₂的物质的量分别为n₁和n₂，用平衡分压代替平衡浓度，碳酸锰热分解反应的平衡常数K=$\frac{p{{n}_{1}}^{2}}{{n}_{2}（{n}_{1}+{n}_{2}）}$（分压=总压×物质的量分数）；K与反应①、②的平衡常数K₁、K₂的关系为K=K₁²×K₂．
（2）反应②在低温下能自发进行，则其△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）生成物浓度的幂之积比上反应浓度的幂之积，固体不代入表达式；2MnCO₃+O₂═2MnO₂+2CO₂为方程①②之和，所以K=K₁×K₂；
（2）反应自发进行的判断依据是△H-T△S＜0，反应自发进行，△H-T△S＞0，反应非自发进行．

解答 解：（1）反应①的平衡常数表达式K₁=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{c（{O}_{2}）}$=$\frac{（\frac{P{n}_{1}}{{n}_{1}+{n}_{2}}）^{2}}{\frac{P{n}_{2}}{{n}_{1}+{n}_{2}}}$=$\frac{p{{n}_{1}}^{2}}{{n}_{2}（{n}_{1}+{n}_{2}）}$，K与反应①、②的平衡常数K₁、K₂关系为：2MnCO₃+O₂═2MnO₂+2CO₂为方程①的系扩大2倍后与②之和所以K=K₁²×K₂，
故答案为：$\frac{p{{n}_{1}}^{2}}{{n}_{2}（{n}_{1}+{n}_{2}）}$；K=K₁²×K₂；
（2）反应②在低温下能，只有△H＜0，△G＜0反应自发，
故答案为：＜．

点评 本题考查化学平衡常数的含义，平衡移动、反应方向进行判断等相关知识，题目难度中等，试题综合性强，学生要有一定的化学基本功才能解决，试题培养了学生的灵活应用能力．