Question

（10分）二氧化錳是化學工業(yè)中常用的氧化劑和有機合成中的催化劑，其主要制備方法是碳酸錳熱分解，反應原理為2MnCO3+O22MnO2+2CO2。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)該反應過程為①MnCO3MnO+CO2 ②2MnO+O22MnO2。

回答下列問題：

（1）某溫度下該平衡體系的壓強為P，CO2、O2的物質的量分別為n1和n2，用平衡分壓代替平衡濃度，寫出碳酸錳熱分解反應的平衡常數(shù)表達式K= （分壓=總壓×物質的量分數(shù)）；K與反應①、②的平衡常數(shù)K1、K2關系為 。

（2）反應②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，獲得如下三幅圖。該制備反應合適的焙燒溫度為 ，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)題意和題給反應方程式知，碳酸錳熱分解反應的平衡常數(shù)表達式K=P2（CO2）/P(O2)= ；K1= P（CO2）、K2=1/P(O2)，K與K1、K2關系為。（2）當△H—T△S＜0時反應自發(fā)進行，反應②為氣體物質的量減少的熵減反應，△S＜0，且在低溫下能自發(fā)進行，則其△H＜0。（3）根據(jù)圖1知，反應在濕空氣中進行反應速率快，碳酸錳的轉化率高；根據(jù)圖2知，反應在350℃時碳酸錳的轉化率最高，根據(jù)圖3知，水分含量為30%時碳酸錳的轉化率最高，該制備反應合適的焙燒溫度為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，MnSO4被氧化為MnO2，根據(jù)電荷守恒和溶液的酸堿性知，其陽極的電極反應式為Mn2+-2e-+2H2O = MnO2+4H+，陰極發(fā)生還原反應，電極反應式為2H＋+2e－H2，電解總反應為Mn2+-+2H2O MnO2+ H2+2H+，電解后溶液的pH將減小。

考點：考查化學平衡常數(shù)表達式書寫，化學反應方向，平衡圖像分析和電解原理。