Question

19．錳元素廣泛分布在自然界中，其單質(zhì)和化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用．
（1）金屬錳可用鋁熱法制得．已知Al的燃燒熱為c kJ•mol^-1，其余相關(guān)熱化學(xué)方程式為：
3MnO₂（s）=Mn₃O₄（s）+O₂（g）△H₁=a kJ•mol^-1
3Mn₃O₄（s）+8Al（s）=9Mn（s）+4Al₂O₃（s）△H₂=b kJ•mol^-1
則3MnO₂（s）+4Al（s）=3Mn（s）+2Al₂O₃（s）△H=a+$\frac{1}{3}$b+$\frac{4}{3}$c kJ•mol^-1（用含a、b、c的代數(shù)式表示）．
（2）MnCO₃廣泛用作錳鹽原料．通過圖1裝置焙燒MnCO₃可以制取MnO₂，反應(yīng)方程式為：2MnCO₃（s）+O₂（g）═2MnO₂（s）+2CO₂（g）．

①2MnCO₃（s）+O₂（g）?2MnO₂（s）+2CO₂（g）的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{c（{O}_{2}）}$．
②用真空抽氣泵不斷抽氣的目的除保證反應(yīng)持續(xù)進行外，還有使平衡正向移動，提高MnCO₃的轉(zhuǎn)化率．
（3）MnO₂常用作催化劑．MnO₂催化降解甲醛的反應(yīng)機理如圖2所示，圖中X表示的粒子是HCO₃^-，該反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為HCHO+O₂=CO₂+H₂O．
（4）MnSO₄是重要微量元素肥料．用惰性電極電解MnSO₄溶液可以制得更好活性的MnO₂，電解時總反應(yīng)的離子方程式為：Mn²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$MnO₂+H₂↑+2H⁺，電解過程中陰極附近的pH增大（選填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律計算；
（2）①化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式等于生成物濃度的冪之積比上反應(yīng)濃度的冪之積，固體不代入表達(dá)式；
②用真空抽氣泵不斷抽氣，可增大空氣量，減少生成物濃度，平衡正向移動；
（3）根據(jù)圖示X加H⁺生成CO₂和H₂O解答；
（4）用惰性電極電解酸性MnSO₄溶液可制得MnO₂，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，Mn²⁺失去電子轉(zhuǎn)化為MnO₂，由氧元素守恒可知有水參與反應(yīng)，配平書寫電極反應(yīng)式．

解答 解：（1）根據(jù)蓋斯定律，①3MnO₂（s）=Mn₃O₄（s）+O₂（g）△H₁=a kJ•mol^-1②3Mn₃O₄（s）+8Al（s）=9Mn（s）+4Al₂O₃（s）△H₂=b kJ•mol^-1③Al（s）+$\frac{3}{4}$O₂（g）=$\frac{1}{2}$Al₂O₃（s）△H=c kJ•mol^-1，則3MnO₂（s）+4Al（s）=3Mn（s）+2Al₂O₃（s）△H=①+$\frac{1}{3}$×②+$\frac{4}{3}$×③=（a+$\frac{1}{3}$b+$\frac{4}{3}$c） kJ•mol^-1，
故答案為：a+$\frac{1}{3}$b+$\frac{4}{3}$c；
 （2）①化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式等于生成物濃度的冪之積比上反應(yīng)濃度的冪之積，固體不代入表達(dá)式，則K=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{c（{O}_{2}）}$，故答案為：$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{c（{O}_{2}）}$； 
②用真空抽氣泵不斷抽氣，可增大空氣量，減少生成物濃度，平衡正向移動，可提高MnCO₃的轉(zhuǎn)化率，故答案為：使平衡正向移動，提高MnCO₃的轉(zhuǎn)化率；
（3）根據(jù)圖示X加H⁺生成CO₂和H₂O，則X表示的粒子是HCO₃^-，根據(jù)圖示可得該反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為：HCHO+O₂=CO₂+H₂O，故答案為：HCO₃^-；HCHO+O₂=CO₂+H₂O；
（4）用惰性電極電解酸性MnSO₄溶液可制得MnO₂，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，Mn²⁺失去電子轉(zhuǎn)化為MnO₂，陰極水得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，氫氧根濃度增大，則電解過程中陰極附近的pH增大，
故答案為：Mn²⁺+2H₂$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$MnO₂+H₂↑+2H⁺；增大．

點評 本題主要考查蓋斯定律計算反應(yīng)熱，及平衡常數(shù)表達(dá)式、電解基本原理，題目難度不大，注意固體不代入平衡常數(shù)表達(dá)式．