Question

【題目】錳是地殼中廣泛分布的元素之一，錳對人類的生產生活非常重要，是化學試劑、醫藥、焊接、油漆、合成工業等的重要原料。

（1）金屬錳的工業制備。已知Al的燃燒熱為c kJ·mol－1，其余相關熱化學方程式為：

3MnO2(s)＝Mn3O4(s)+O2(g) ΔH1＝a kJ·mol－1

3Mn3O4(s)+8Al(s)＝9Mn(s)+4Al2O3(s) ΔH2＝b kJ·mol－1

則3MnO2(s)+4Al(s)＝3Mn(s)+2Al2O3(s)ΔH＝______kJ·mol－1（用含a、b、c的代數式表示）。

（2）MnCO3是一種廣泛且重要的錳鹽原料。通過焙燒MnCO3可以制取MnO2，反應方程式為：2MnCO3(s)＋O2(g)2MnO2(s)＋2CO2(g)。下圖為裝置示意圖：

① 2MnCO3(s)＋O2(g)2MnO2(s)＋2CO2(g)的化學平衡常數表達式K＝_________。

② 在反應過程中需要用真空抽氣泵不斷抽氣，其目的除保證反應持續進行外，還有___________。

（3）MnO2是一種常用的催化劑。MnO2催化降解甲醛的反應機理如下圖所示：

圖中X表示的粒子是__________，該反應的總反應方程式為___________。

（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，電解時總反應的離子方程式為：_________，電解過程中陰極附近的pH__________（選填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

【答案】 a＋b+c 快速排出CO2，使平衡正向移動，提高MnCO3的轉化率 HCO HCHO＋O2 CO2＋H2O Mn2+＋2H2OMnO2＋H2↑＋2H+ 增大

【解析】(1)已知：①3MnO2(s)=Mn3O4(s)+O2(g)△H1=a kJmol-1，②3Mn3O4(s)+8Al(s)=9Mn(s)+4Al2O3(s)△H2=b kJmol-1，由Al的燃燒熱可得：③Al(s)+O2(g)=Al2O3(s)△H=c kJmol-1，根據蓋斯定律，①+×②+×③可得：3MnO2(s)=Mn3O4(s)+O2(g)，則△H=(a+b-c)kJmol-1，故答案為：a+b-c；

(2)①2MnCO3(s)+O2(g)2MnO2(s)+2CO(g)的化學平衡常數表達式K=，故答案為：；

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的轉化率，故答案為：快速排出CO2，使平衡正向移動，提高MnCO3的轉化率；

(3)氧離子與-CHO轉化為X，而X與H+生成CO2和H2O，則X表示的粒子是HCO3-，整個過程是甲醛氧化生成二氧化碳與水，可得該反應的總反應方程式為：HCHO+O2CO2+H2O，故答案為：HCO3-；HCHO+O2CO2+H2O；

4)用惰性電極電解酸性MnSO4溶液可制得MnO2，陽極發生氧化反應，Mn2+失去電子轉化為MnO2，陰極水得電子發生還原反應生成氫氣，總反應離子方程式為：Mn2++2H2OMnO2+H2↑+2H+，陰極附近氫氧根濃度增大，則電解過程中陰極附近的pH增大，故答案為：Mn2++2H2OMnO2+H2↑+2H+；增大。