Question

锰元素广泛分布在自然界中，其单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。

（1）已知相关热化学方程式为：

4Al（s）+3O2（g）=2Al2O2（s）   △H₁=a kJ•mol^﹣1

3MnO₂（s）=Mn₃O₄（s）+O₂（g）   △H₂=bkJ•mol^﹣1

3Mn₃O₄（s）+8Al（s）=9Mn（s）+4Al₂O₃（s）   △H₃=ckJ•mol^﹣1

则3MnO₂（s）+4Al（s）=3Mn（s）+2Al₂O₃（s）   △H=__ kJ•mol^﹣1（用含a、b、c的代数式表示）．

（2）MnCO₃广泛用作锰盐原料．通过如图装置焙烧MnCO₃可以制取MnO₂，反应方程式为：2MnCO₃（s）+O₂（g）═2MnO₂（s）+2CO₂（g）。

①2MnCO₃（s）+O₂（g）⇌2MnO₂（s）+2CO₂（g）的化学平衡常数表达式K=______。

②用真空抽气泵不断抽气的目的除保证反应持续进行外，还有______。

③若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________（填序号）。（如图中V正、K、n、w分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量、质量分数）

（3）MnO₂常用作催化剂。MnO₂催化降解甲醛的反应机理如图所示，图中X表示的粒子是______，该反应的总反应方程式为______。

（4）MnSO₄是重要微量元素肥料。用惰性电极电解MnSO₄溶液可以制得更好活性的MnO₂，电解时总反应的离子方程式为：______，电解过程中阴极附近的pH______（选填“增大”、“减小”或“不变”）

Answer

3/4a+b+1/3c C2（CO2）/（CO2） 使平衡正向移动，提高MnCO3转化率 BD HCO3- HCHO+O2=CO2+H2O Mn2+-2e-+H2O2=MnO2+4H+ 增大

【解析】（1）已知：①．3MnO2（s）=Mn3O4（s）+O2（g）△H1=a kJ•mol-1
②．3Mn3O4（s）+8Al（s）=9Mn（s）+4Al2O3（s）△H2=b kJ•mol-1
由Al的燃烧热可得：③．Al（s）+O2（g）=Al2O3（s）△H=-c kJ•mol-1，
根据盖斯定律，①+×②+×③可得：3MnO2（s）+4Al（s）═3Mn（s）+2Al2O3（s），则△H=（a+b-c） kJ•mol-1；
（2）①2MnCO3（s）+O2（g）2MnO2（s）+2CO（g）的化学平衡常数表达式K=C2（CO2）/（CO2）；
②用真空抽气泵不断抽气，可增大空气量，减少生成物浓度，平衡正向移动，可提高MnCO3的转化率；
③A．t1时正反应速率仍然在变化，说明没有达到平衡状态，故A错误；B．t1时平衡常数不再变化，正逆反应速率相等，说明达到了平衡状态，故B正确；C．t1时二氧化碳和氧气的物质的量还在变化，说明正逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态，故C错误；D．t1时二氧化碳的质量分数不再变化，表明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故D正确；故选BD；

（3）氧离子与-CHO转化为X，而X与H+生成CO2和H2O，则X表示的粒子是HCO3-，整个过程是甲醛氧化生成二氧化碳与水，可得该反应的总反应方程式为：HCHO+O2CO2+H2O；

（4）用惰性电极电解酸性MnSO4溶液可制得MnO2，阳极发生氧化反应，Mn2+失去电子转化为MnO2，阴极水得电子发生还原反应生成氢气，总反应离子方程式为：Mn2++2H2OMnO2+H2↑+2H+，阴极附近氢氧根浓度增大，则电解过程中阴极附近的pH增大。

点睛：理解盖斯定律是解（1）的关键；根据盖斯定律，由已知热化学反应方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式，反应热也乘以相应的系数进行相应的加减。盖斯定律的使用方法：①写出目标方程式；②确定“过渡物质”(要消去的物质)；③用消元法逐一消去“过渡物质”。