Question

（10分）二氧化錳是化學(xué)工業(yè)中常用的氧化劑和有機(jī)合成中的催化劑，其主要制備方法是碳酸錳熱分解，反應(yīng)原理為2MnCO3+O22MnO2+2CO2。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)過程為①M(fèi)nCO3MnO+CO2 ②2MnO+O22MnO2。

回答下列問題：

（1）某溫度下該平衡體系的壓強(qiáng)為P，CO2、O2的物質(zhì)的量分別為n1和n2，用平衡分壓代替平衡濃度，寫出碳酸錳熱分解反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K= （分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）；K與反應(yīng)①、②的平衡常數(shù)K1、K2關(guān)系為 。

（2）反應(yīng)②在低溫下能自發(fā)進(jìn)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(jìn)行了研究，獲得如下三幅圖。該制備反應(yīng)合適的焙燒溫度為 ，合適的含水量氣氛條件為 。

（4）MnO2也可在MnSO4—H2SO4—H2O為體系的電解液中電解獲得，其陽極的電極反應(yīng)式為 ，電解后溶液的pH將 （填“增大”、“ 減小”或“不變”）。

Answer 1

（1） （2分） （2分）

（2）＜ （1分） （3）350℃ （1分） 含水量30% （1分）

（4）Mn2+-2e-+2H2O = MnO2+4H+ （2分） 減小（1分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)題意和題給反應(yīng)方程式知，碳酸錳熱分解反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=P2（CO2）/P(O2)= ；K1= P（CO2）、K2=1/P(O2)，K與K1、K2關(guān)系為。（2）當(dāng)△H—T△S＜0時反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，反應(yīng)②為氣體物質(zhì)的量減少的熵減反應(yīng)，△S＜0，且在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，則其△H＜0。（3）根據(jù)圖1知，反應(yīng)在濕空氣中進(jìn)行反應(yīng)速率快，碳酸錳的轉(zhuǎn)化率高；根據(jù)圖2知，反應(yīng)在350℃時碳酸錳的轉(zhuǎn)化率最高，根據(jù)圖3知，水分含量為30%時碳酸錳的轉(zhuǎn)化率最高，該制備反應(yīng)合適的焙燒溫度為350℃，合適的含水量氣氛條件為含水量30% 。（4）電解法制備MnO2陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，MnSO4被氧化為MnO2，根據(jù)電荷守恒和溶液的酸堿性知，其陽極的電極反應(yīng)式為Mn2+-2e-+2H2O = MnO2+4H+，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H＋+2e－H2，電解總反應(yīng)為Mn2+-+2H2O MnO2+ H2+2H+，電解后溶液的pH將減小。

考點：考查化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式書寫，化學(xué)反應(yīng)方向，平衡圖像分析和電解原理。