Question

【题目】锰的化合物是优良的催化剂，可用于干电池原料生产等．
（1）锌锰干电池的反应为2MnO2+Zn+2NH4Cl=2MnO（OH）+Zn（NH3）2Cl2 ， MnO（OH）中锰元素的化合价为 ．
（2）向废电池还原后的废液（含有Mn2+、Fe2+、Zn2+等）中逐滴滴加Na2S溶液，最先生成的沉淀为（填化学式）．[已知Ksp（MnS）=1.4×10﹣15 ， Ksp（ZnS）=2.9×10﹣25 ， Ksp（FeS）=6.0×10﹣18]
（3）Mn2+催化H2O2分解：2H2O2（l）=2H2O（l）+O2（g）△H1 ， 其反应机理如图：
①已知反应Ⅱ为MnO2（s）+H2O2（1）+2H+ （ aq）=Mn2+ （aq）+O2（g）+2H2O（1）△H2 ． 写出反应 I的热化学方程式（焓变用△H1和△H2表示）： ．
②某温度时，向10mL0.4mol/L H2O2液中滴入1滴MnSO4发生分解：2H2O2=2H2O+O2 ， 测得不同时刻生成O2的体积（已折算为标准状况下的体积）如表：

t/min	0	2	4	6
V（O2）mL	0	9.9	17.2	22.4

0～2min时反应速率比2～4min时的快，其原因是 ， 0～6min的平均反应速率v（H2O2）=（忽略溶液体积的变化）．
（4）锰基催化剂是合成甲醇、二甲醚的催化剂．已知：

反应	平衡常数KP
	773K	873K
Ⅰ．CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2（g）	19.4	0.803
Ⅱ．CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）	6.07×10-9	3.65×10-9

①反应I的正反应是（填“放热”或“吸热”）反应．
②反应Ⅱ的平衡常数表达式为 ．

Answer 1

【答案】
（1）+3
（2）ZnS
（3）H2O2（1）+Mn2+（aq）=2H+（aq）+MnO2（s）△H=△H1﹣△H2；随着反应的进行，H2O2浓度不断减小，反应速率不断减慢；3.3×10﹣2mol/（L?min）
（4）放热；K=
【解析】解：（1）MnO（OH）中O元素的化合价为﹣2价，H元素的化合价为+1价，根据正负化合价的代数和为0，锰元素的化合价为+3价，所以答案是：+3；（2）因为Ksp（MnS）=1.4×10﹣15＞Ksp（FeS）=6.0×10﹣18＞Ksp（ZnS）=2.9×10﹣25 ， 向废电池还原后的废液（含有Mn2+、Fe2+、Zn2+等）中逐滴滴加Na2S溶液，最先生成溶解度最小的物质，最先生成的沉淀为ZnS，所以答案是：ZnS；（3）①转化关系可知，过氧化氢和锰离子反应得到二氧化锰和氢离子，2H2O2（l）═2H2O（l）+O2（g）△H1①，MnO2（s）+H2O2（l）+2H+═Mn2+（aq）+O2（g）+2H2O（l）△H2 ， ②依据盖斯定律①﹣②得到H2O2（l）+Mn2+（aq）═MnO2（s）+2H+（aq）△H=△H1﹣△H2所以答案是：H2O2（l）+Mn2+（aq）═MnO2（s）+2H+（aq）△H=△H1﹣△H2②0～2min产生的氧气的物质的量n（O2）= =0.00044mol，n（H202）=2n（O2）=0.00088mol，v（H2O2）= ≈4.4×10﹣2mol/（Lmin），4～6min产生的氧气的物质的量n（O2）= =2.3×10﹣4mol，n（H202）=2n（O2）=4.6×10﹣4mol，v（H202）= =2.3×10﹣2mol/Lmin，0～2min H2O2平均反应速率比4～6min快，原因为随着反应的进行，H2O2浓度不断减小，反应速率不断减慢；0～6min产生的氧气的物质的量n（O2）= =0.001mol，n（H202）=2n（O2）=0.002mol，v（H202）= ≈3.3×10﹣2mol/（Lmin），所以答案是：②随着反应的进行，H2O2浓度不断减小，反应速率不断减慢；3.3×10﹣2mol/（Lmin）；（4）①温度有773K升高到873K，平衡常数减小，表明升高温度，平衡向逆反应方向移动，说明正反应是放热反应，所以答案是：放热；②反应Ⅱ为CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），其平衡常数表达式为K= ，所以答案是：K= ．
【考点精析】通过灵活运用化学平衡的计算，掌握反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%即可以解答此题．