Question

二氧化錳是常見的催化劑，碳酸錳熱分解法是目前制備二氧化錳的主要方法，其反應原理為：
①2MnCO₃+O₂═2MnO₂+2CO₂．經研究發(fā)現(xiàn)該反應過程為：②MnCO₃═MnO+CO₂，③2MnO+O₂═2MnO₂．
（1）試寫出反應①的平衡常數(shù)表達式K₁=

 

，K1與反應②、③的平衡常數(shù)K₂、K₃關系為

 

．
（2）反應③在低溫下能自發(fā)進行，則其△H

 

0（填“＞”、“＜”、“=”）．
（3）某科研小組對碳酸錳熱分解法制二氧化錳的條件（焙燒溫度和氣氛）進行了研究．獲得三幅圖（如圖所示）．則制備焙燒溫度為

 

，氣氛條件為

 

．

（4）圖2中是在常壓下獲得的數(shù)據(jù)，試在圖2中用虛線畫出10MPa下反應溫度與轉化率的關系圖．
（5）MnO₂也可在MnSO₄-H₂SO₄-H₂O為體系的電解液中電解獲得，其陽極電極反應式為

 

，電解后溶液的pH將

 

（填“增大”、“減小“或不變“）．

Answer 1

考點：化學平衡常數(shù)的含義,反應熱和焓變,化學電源新型電池,化學平衡建立的過程

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）生成物濃度的冪之積比上反應濃度的冪之積，固體不代入表達式；①為方程②③之和，所以K₁=K₂×K₃；
（2）反應自發(fā)進行的判斷依據(jù)是△H-T△S＜0，反應自發(fā)進行，△H-T△S＞0，反應非自發(fā)進行；
（3）由圖分析在在指定溫度下和水分含量下碳酸錳轉化率要高；
（4）對反應2MnCO₃+O₂═2MnO₂+2CO₂正反應是氣體體積縮小的反應，所以增大壓強平衡逆向轉化率變��；
（5）陽極發(fā)生氧化反應，錳由+2價變成+4價，產生大量的氫離子．

解答： 解：（1）反應①的平衡常數(shù)表達式K1=

C2(CO2)

C(O2)

，K1與反應②、③的平衡常數(shù)K₂、K₃關系為：①為方程②的系擴大2倍后與③之和所以K₁=K₂²×K₃，故答案為：

C2(CO2)

C(O2)

；K₁=K₂²×K₃；
（2）反應③在低溫下能，只有△H＜0，△G＜0反應自發(fā)，故答案為：＜；
（3）由圖2分析，在350℃左右碳酸錳轉化率比較高，由圖3可知水分含量的30%左右碳酸錳轉化率比較高（或20%-40%都正確），故答案為：350℃（或325-375℃都正確）；30%（或20%-40%都正確）；
（4）對反應2MnCO₃+O₂═2MnO₂+2CO₂正反應是氣體體積縮小的反應，所以增大壓強平衡逆向轉化率變小，所以圖為（在原實線下即可），故答案為：；
（5）陽極發(fā)生氧化反應，錳由+2價變成+4價，電極反應為Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺，產生大量的氫離子，電解后溶液的pH將減小，故答案為：Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺；   減小．

點評：本題考查化學平衡常數(shù)的含義，平衡移動、電化學相關知識，綜合性強，學生要有一定的化學基本功才能解決．