Question

【题目】化学工业中Mn可用作氧化剂、助燃剂、活性电极材料、催化剂、油漆和油墨的干燥剂等,碳酸锰矿可作为制备MnO2原料

(1)已知25℃,101kPa时有如下的三个热化学方程式

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

则△H3=_________；反应②在________条件下(填“高温”、“低温”或“任何温度”)能自发进行。

(2)在密闭容器中投入足量的 MnCO3,在一定条件下发生反应:MnCO3(s) Mno(s)+CO2(g) △H1=+116.6kJ/mol。一定温度下,达到平衡状态时p(CO2)=bMPa

①温度、压强对碳酸锰平衡分解率的影响如图所示。图中Y1____Y2(填“>”、“<”或“=”)。

②保持温度不变,将体积扩大至原来的3倍,则容器内压强p(CO2)的变化范围为_______。

③若温度不变,将容器体积压缩至原来的一半,达到新平衡时,与原平衡状态相比,下列物理量一定不变的是________ (填字母)

A.CO2的质量 B. MnCO3的质量 C.MnCO3的分解率

D.化学平平衡常数 E.CO2的物质的量浓度

(3)在4L恒容密闭容器中,充入足量量的MnCO3(s)和a molO2(g),在一定温度下发生反应:MnCO3(s)+O2(g) 2MnO2(s)+2CO2(g),经过5min该反应刚好达到平衡状态,且该段时间内CO2的化学反应速率为0.2molL-1·min-1若该条件该反应的化学平衡常数K=0.5,则a=____。

(4)现以铅蓄电池为电源,用石墨为电极,电解MnSO4和H2SO4混合液来制备MnO2,装置如图所示,阳极的电极反应式为___________,当蓄电池中有2mol H+被消耗时,则理理论上能生成MnO2________g

Answer 1

【答案】 -38.8kJ/mol 低温 ＜ DE 10 43.5

【解析】(1) 根据盖斯定律，由①×2+②=③得ΔH3=2ΔH1+ΔH2=2×116-272=-38.8kJ/mol；反应②的正反应是气体分子数减小的反应，即熵减反应，ΔS<0，△H2<0，该反应在较低温度下能自发进行；正确答案：-38.8kJ/mol；低温。

(2)①从图像可知，减小压强，平衡右移，碳酸锰平衡分解率增大，因此Y1<Y2；正确答案：<。

②该反应的平衡常数为Kp=p(CO2)；温度不变，平衡常数不变；假设减压(或扩大体积)时，平衡不移动，体积扩大至原来的3倍，则压强减小至原平衡的1/3，减压至p(CO2)=1/3 bMPa，即改变压强的瞬时，平衡已开始移动，压强的变化范围：；正确答案：。

③MnCO3(s) Mno(s)+CO2(g) △H1=+116.6kJ/mol；若温度不变,将容器体积压缩至原来的一半，平衡左移，CO2的质量减小，A错误；MnCO3的质量增大，B错误；MnCO3的分解率减小，C错误；化学平衡常数只与温度有关，D错误；根据平衡常数为Kp=p(CO2)，温度不变，平衡常数不变，CO2的物质的量浓度保持不变，E正确；正确选项DE。

(3)该段时间内CO2的化学反应速率为0.2molL-1·min-1，消耗CO2的浓度为1 molL-1；a molO2(g)的浓度为0.25a molL-1，

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

起始量 0.25a 0

变化量 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；正确答案：10。

4)铅蓄电池为电源，与二氧化铅相连的电极为阳极，溶液中锰离子失电子氧化为二氧化锰，极反应为；铅蓄电池总反应为Pb + PbO2 + 2H2SO4 == 2PbSO4↓ + 2H2O，转移电子2mol，有4molH+被消耗时,当有2mol H+被消耗时,转移电子1mol，根据可知，生成MnO2的量为0.5 mol，质量为43.5 g；正确答案：；43.5。