Question

金属锰及化合物广泛应用于工业生产、制造业等领域。

（1）科研人员将锰粉碎后加入到溶液中使其浸出（假定杂质不反应，溶液体积不变），发生反应（已知含水溶液为米黄色）

①为加快上述反应速率可以采取的措施有________（写出一条即可）。不考虑温度因素，一段时间后Mn的溶解速率加快，可能的原因是_______。

②下列说明反应已达平衡的有_______（填编号）。

A.溶液的颜色不发生变化

B.溶液中

C.体系中固体的质量不变

D.与浓度的比值保持不变

③室温下，测得溶液中阳离子浓度随时间的变化情况如下图所示，则上述反应的平衡常数K=___，的转化率为_____。

④若其他条件不变，10mim后向容器中迅速加入蒸馏水至溶液体积变为原来的2倍，则再次平衡时=_____（不考虑离子水解的影响）。

（2）也可在为体系的电解液中电解获得，其阳极反应式为_____。

（3）电解制锰后的废水中含有，常用石灰乳进行一级沉降得到沉淀，过滤后再向滤液中加入等体积的溶液，进行二级沉降，为了将的浓度降到，则加入的溶液的浓度至少是___mol/L[已知]。

Answer

升高温度或增大c(Sn2+) 构成多个微型原电池，加快反应速率 ACD 3 75％ 0.375mol∙L-1 Mn2+ -2e- +2H2O = MnO2 + 4H+ 9.0×10－5

【解析】

（1）①适当升高温度，增加c(Sn2＋)等可以加快反应速率；根据反应方程式，有Sn的单质生成，与Mn构成原电池，加快反应速率；

②反应到达平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化；

③根据K=c(Mn2＋)/c(Sn2＋)计算平衡常数；根据转化率计算公式计算转化率；

④Mn2＋和Sn2＋的系数相等，Mn和Sn为固体，因此加水稀释，平衡不移动，加入蒸馏水至溶液体积变为原来的2倍，c(Mn2＋)为原来平衡时的一半；

（2）根据电解原理，阳极上失去电子，化合价升高，以此书写电极反应式；

（3）根据c(S2－)=Ksp(MnS)/c(Mn2＋)计算。

（1）①加快反应速率，可以适当升高温度，增加c(Sn2＋)等；根据反应方程式，有Sn的单质生成，与Mn构成原电池，加快反应速率；

故答案为升高温度或增大c(Sn2+)；构成多个微型原电池，加快反应速率；

②A、含Sn2＋的溶液呈米黄色，当溶液颜色不再改变，说明反应达到平衡，故A符合题意；

B、不知投入量和转化率，因此无法通过c(Mn2＋)=c(Sn2＋)判断是否达到平衡，故B不符合题意；

C、Mn和Sn摩尔质量不同，因此当体系固体质量不变，说明达到平衡，故C符合题意；

D、随着反应进行，Mn2＋的量增大，Sn2＋量减少，当Mn2＋与Sn2＋浓度的比值保持不变，说明反应达到平衡，故D符合题意；

故答案为ACD；

③随着反应进行，c(Mn2＋)增大，c(Sn2＋)减小，根据图像10min时达到平衡，平衡时Mn2+、Sn2+的浓度依次为0.75mol/L、0.25mol/L，该反应的平衡常数K=c(Mn2＋)/c(Sn2＋)=0.75mol·L－1/0.25mol·L－1=3；因为是同一溶液反应，因此物质的量之比等于物质的量浓度之比，的转化率为0.75mol·L－1/1.00mol·L－1×100%=75%；

故答案为3；75%；

④Mn2＋和Sn2＋的系数相等，Mn和Sn为固体，因此加水稀释，平衡不移动，加入蒸馏水至溶液体积变为原来的2倍，c(Mn2＋)为原来平衡时的一半，即c(Mn2＋)=0.75mol·L－1×=0.375mol·L－1；

故答案为0.375mol·L－1；

（2）根据电解原理，阳极上失去电子，化合价升高，因此MnSO4在阳极上放电，其电极反应式为Mn2+ -2e- +2H2O = MnO2 + 4H+；

故答案为Mn2+ -2e- +2H2O = MnO2 + 4H+；

（3）Mn2＋为1.0×10－9mol·L－1，此时MnS溶液为饱和溶液，根据c(S2－)=Ksp(MnS)/c(Mn2＋)=4.5×10－14/1.0×10－9=4.5×10－5mol·L－1，滤液中加入等体积的Na2S溶液，则加入Na2S溶液的浓度至少为4.5×10－5×2mol·L－1=9.0×10－5mol·L－1。

故答案为9.0×10－5。