Question

【題目】金屬錳在冶金工業(yè)中用來制造特種鋼，常作為脫硫劑和去氧劑，其化合物廣泛應(yīng)用于電池、機械制造業(yè)等領(lǐng)域。

(1)以軟錳礦(主要為MnO2)為原料通過熱還原法得到金屬錳涉及的兩個反應(yīng)：

①3MnO2(s)=Mn3O4(s)+ O2(g) △H1= akJmol-1

②3Mn3O4(s)+ 8Al(s) =4Al2O3(s) + 9Mn(s) △H2= bkJmol-1

已知Al的燃燒熱為 △H3=ckJmol-1，則MnO2與Al發(fā)生鋁熱反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為___________。

(2)科研人員將制得的錳粉碎后加入到SnCl2溶液中使其浸出(假定雜質(zhì)不反應(yīng)，溶液 體積不變)，發(fā)生反應(yīng)Mn(s)+ Sn2+(aq)Mn2+(aq)+ Sn(s)(已知含Sn2+水溶液為米黃色)

請回答下列問題：

①為加快反應(yīng)速率可以采取的措施有__________；不考慮溫度因素，一段時間后Mn的溶解速率加快，可能的原因是____________________。

②下列能說明反應(yīng)已達平衡的有____________________(填編號)。

A.溶液的顏色不發(fā)生變化 B.溶液中c(Mn2+)=c( Sn2+)

C.體系中固體的質(zhì)量不變 D.Mn2+與Sn2+濃度的比值保持不變

③室溫下，測得溶液中陽離子濃度c(R2+)隨時間的變化情況如下圖所示，則上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________________，Mn2+的產(chǎn)率為____________。

④若其他條件不變，10min后向容器中迅速加入蒸餾水至溶液體積變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍，則 再次平衡時c(Mn2+) =____________(不考慮離子水解的影響)。

(3)MnO2也可在MnSO4-H2SO4-H2O為體系的電解液中電解獲得，其陽極反應(yīng)式為_____________________，陽極附近溶液的pH____________(選填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】 升高溫度或增大c(Sn2+) 構(gòu)成多個微型原電池，加快反應(yīng)速率 ACD 3 75% 0.375molL-1 減小

【解析】

（1）Al的燃燒熱為 △H3=ckJmol-1，則鋁的燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：③，根據(jù)蓋斯定律計算(①×3+②+③)×得到MnO2與Al發(fā)生鋁熱反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：；

（2）①通過升高溫度或增大反應(yīng)物濃度可使化學(xué)反應(yīng)速率加快；因Mn與Sn的金屬活潑性不同，析出的Sn附著在Mn表面，溶液中存在能夠自由移動的離子，從而構(gòu)成了原電池，使得Mn的溶解速率加快，故答案為：升高溫度或增大c(Sn2+)；構(gòu)成多個微型原電池，加快反應(yīng)速率；

②A．該體系中只有Sn2+具有顏色，若溶液的顏色不發(fā)生變化，則說明溶液中c(Sn2+)不變，能夠說明反應(yīng)達到了平衡狀態(tài)，故A符合題意；

B．因不確定起始Sn2+濃度以及其轉(zhuǎn)化率，因此達到平衡狀態(tài)時，無法確定c(Mn2+)與c(Sn2+)關(guān)系，故不能判斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)，故B不符合題意；

C．反應(yīng)中固體質(zhì)量在不斷發(fā)生變化，若體系中固體的質(zhì)量不變，說明溶液中離子濃度不變，能夠說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故C符合題意；

D．隨著反應(yīng)的進行，Mn2+與Sn2+濃度在不斷變化，當(dāng)Mn2+與Sn2+濃度的比值保持不變時，說明正逆反應(yīng)速率相同，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故D符合題意；

故答案為：ACD；

③隨著反應(yīng)的進行，c(Sn2+)逐漸減小，c(Mn2+)逐漸增加，由此可知，平衡狀態(tài)下c(Mn2+)=0.75mol/L，c(Sn2+)=0.25mol/L，平衡常數(shù)；Mn2+理論產(chǎn)量為Sn2+完全轉(zhuǎn)化時的生成量，由此Mn2+的產(chǎn)量為；

④若其他條件不變，10min后向容器中迅速加入蒸餾水至溶液體積變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍，c(Mn2+)、c(Sn2+)均變?yōu)樵瓉淼囊话�，平衡不發(fā)生移動，由此再次平衡時；

（3）由題可知，該體系中Mn元素化合價升高，電解質(zhì)溶液為酸性，由此陽極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：；陽極附近生成了H+，溶液的pH將減小。