Question

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+O₂═2MnO₂+2CO₂．經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)過(guò)程為①M(fèi)nCO₃═MnO+CO₂  ②2MnO+O₂═2MnO₂．
回答下列問(wèn)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(duì)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(yáng)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

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,電解原理

專題：化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）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；2MnCO₃+O₂═2MnO₂+2CO₂為方程①②之和，所以K=K₁×K₂；
（2）反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)是△H-T△S＜0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，△H-T△S＞0，反應(yīng)非自發(fā)進(jìn)行；
（3）由圖分析在在指定溫度下和水分含量下碳酸錳轉(zhuǎn)化率要高；
（4）陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，錳由+2價(jià)變成+4價(jià)，產(chǎn)生大量的氫離子．

解答： 解：（1）反應(yīng)①的平衡常數(shù)表達(dá)式K1=

C2(CO2)

C(O2)

=

(P× n1 n1+n2 )2

P× n2 n1+n2

=

P n 2 1

n2(n1+n2)

，K與反應(yīng)①、②的平衡常數(shù)K₁、K₂關(guān)系為：2MnCO₃+O₂═2MnO₂+2CO₂為方程①的系擴(kuò)大2倍后與②之和所以K=K₁²×K₂，故答案為：

P n 2 1

n2(n1+n2)

；K=K₁²×K₂；
（2）反應(yīng)②在低溫下能，只有△H＜0，△G＜0反應(yīng)自發(fā)，故答案為：＜；
（3）由圖2分析，在350℃左右碳酸錳轉(zhuǎn)化率比較高，由圖3可知水分含量的30%左右碳酸錳轉(zhuǎn)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）陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，錳由+2價(jià)變成+4價(jià)，電極反應(yīng)為Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺，產(chǎn)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�。�

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)的含義，平衡移動(dòng)、電化學(xué)相關(guān)知識(shí)，綜合性強(qiáng)，學(xué)生要有一定的化學(xué)基本功才能解決．