Question

锰是地壳中广泛分布的元素之一，锰对人类的生产生活非常重要，是化学试剂、医药、焊接、油漆、合成工业等的重要原料。

（1）金属锰的工业制备。已知Al的燃烧热为c kJ·mol^－1，其余相关热化学方程式为：

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

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

    则 3MnO₂(s)+4Al(s)＝3Mn(s)+2Al₂O₃(s) ΔH＝___________ kJ·mol^－1（用含a、b、c的代数式表示）。

（2）MnCO₃是一种广泛且重要的锰盐原料。通过焙烧MnCO₃可以制取MnO₂，反应方程式为：2MnCO₃(s)＋O₂(g)2MnO₂(s)＋2CO₂(g)。下图为装置示意图：

① 2MnCO₃(s)＋O₂(g)2MnO₂(s)＋2CO₂(g)的化学平衡常数表达式K＝_________。

② 在反应过程中需要用真空抽气泵不断抽气，其目的除保证反应持续进行外，还有___________。

（3）MnO₂是一种常用的催化剂。MnO₂催化降解甲醛的反应机理如下图所示：

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

a＋b+c 快速排出CO2，使平衡正向移动，提高MnCO3的转化率 HCO HCHO＋O2 CO2＋H2O Mn2+＋2H2OMnO2＋H2↑＋2H+ 增大

【解析】(1)已知：①3MnO2(s)=Mn3O4(s)+O2(g)△H1=a kJ•mol-1，②3Mn3O4(s)+8Al(s)=9Mn(s)+4Al2O3(s)△H2=b kJ•mol-1，由Al的燃烧热可得：③Al(s)+ O2(g)= Al2O3(s)△H=c kJ•mol-1，根据盖斯定律，①+×②+×③可得：3MnO2(s)=Mn3O4(s)+O2(g)，则△H=(a+b-c)kJ•mol-1，故答案为：a+b-c；

(2)①2MnCO3(s)+O2(g)⇌2MnO2(s)+2CO(g)的化学平衡常数表达式K=，故答案为： ；

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，故答案为：快速排出CO2，使平衡正向移动，提高MnCO3的转化率；

(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，故答案为：HCO3-；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，故答案为：Mn2++2H2OMnO2+H2↑+2H+；增大。