Question

【題目】元素錳（Mn）在溶液中主要以Mn2+（近無色）、MnO4-（紫紅色）、MnO42－（綠色）等形式存在，MnO2（棕黑色）、MnCO3（白色）為難溶于水的固體。回答下列問題：

（1）蓋斯定律在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有很重要的意義，有些反應(yīng)的反應(yīng)熱雖然無法直接測得，但可通過間接的方法推算�，F(xiàn)根據(jù)下列3個(gè)熱化學(xué)反應(yīng)方程式：

①MnO2(s)+CO(g)=MnO(s)+CO2(g) H=﹣150.6kJ/mol

②Mn3O4(s)+CO(g)=3MnO(s)+CO2(g) H=﹣54.4kJ/mol

③3Mn2O3v+CO(g)=2Mn3O4(s)+CO2(g) H=﹣142.3kJ/mol

寫出CO氣體還原MnO2固體得到Mn2O3固體和CO2氣體的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：_________

（2）①一定溫度下，在5L的密閉容器中放入足量碳酸錳（固體所占體積忽略不計(jì)）發(fā)生反應(yīng)：MnCO3(s)MnO(s)+CO2(g)，若前2min 內(nèi)生成MnO的質(zhì)量為7.1 g，則該段時(shí)間內(nèi)v(CO2)=____________mol·L－1·min－1。

②保持溫度不變，若t0時(shí)刻達(dá)到平衡時(shí)，CO2濃度為cmol/L；t1時(shí)刻，將容器體積縮小為原來的一半并固定不變，在t2時(shí)刻再次達(dá)到平衡，則下列圖像正確的是_____（填字母）。

（3）已知Fe3+、Al3+、Mn2+的氫氧化物開始沉淀及沉淀完全時(shí)的pH如下表所示，當(dāng)Al3+完全沉淀時(shí)，若要使Mn2+不沉淀，則Mn2+的最大濃度為_______________。（已知：Ksp[Mn(OH)2] = 1.9×1013）

氫氧化物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Mn(OH)2
開始沉淀pH	1.8	4.1	8.3
完全沉淀pH	3.2	5.0	9.8

（4）高錳酸鉀在不同的條件下發(fā)生的反應(yīng)如下：

MnO4－＋5e－＋8H＋==Mn2＋＋4H2O

MnO4－＋3e－＋2H2O==MnO2↓＋4OH－；

MnO4－＋e－==MnO42－

①從上述三個(gè)半反應(yīng)中可以得出的結(jié)論是_______________。

②將SO2通入高錳酸鉀溶液中，觀察到的現(xiàn)象是________。

（5）向酸性高錳酸鉀溶液中加入草酸溶液，開始時(shí)反應(yīng)緩慢，稍后一段時(shí)間產(chǎn)生氣體速率迅速加快。產(chǎn)生氣體速率迅速加快的原因是_______________，寫出反應(yīng)的離子方程式____________________。

Answer 1

【答案】2MnO2(s)+CO(g)=Mn2O3(s)+CO2(g) H=-217.5kJ/mol 0.01 B 1.9×105mol/L 溶液的酸性越強(qiáng)，高錳酸鉀被還原的價(jià)態(tài)越低（或溶液的酸性越強(qiáng)，高錳酸鉀的氧化性越強(qiáng)。） 高錳酸鉀紫紅色褪去 反應(yīng)產(chǎn)生的Mn2+起到催化作用 2MnO4-+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O

【解析】

（1）依據(jù)蓋斯定律，①×2-②×-③×，可推出CO氣體還原MnO2固體得到Mn2O3固體和CO2氣體的熱化學(xué)反應(yīng)方程式；

（2）①根據(jù)前2min 內(nèi)生成MnO的質(zhì)量，可以計(jì)算出前2min內(nèi)生成CO2的物質(zhì)的量，故可以計(jì)算出前2min內(nèi)CO2的反應(yīng)速率；

②將容器體積縮小為原來的一半的瞬間，二氧化碳濃度變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍，之后平衡向左移動(dòng)，二氧化碳濃度減小，由于溫度不變，平衡常數(shù)不變，所以再次平衡時(shí)，二氧化碳濃度與第1次平衡時(shí)相等。

（3）當(dāng)Al3+完全沉淀時(shí)，此時(shí)溶液中的pH=5，即c(OH－)=1×10－9 mol/L，若要使Mn2+不沉淀，根據(jù)Qc＜Ksp，即：c(Mn2+)×c2(OH－)＜1.9×10－13；

（4）①根據(jù)三個(gè)半反應(yīng)可以看出高錳酸根離子被還原的產(chǎn)物受溶液酸堿性的影響；

②SO2通入高錳酸鉀溶液中，二氧化硫具有還原性，溶液的紫色褪去；

（5）開始反應(yīng)緩慢，一段時(shí)間后反應(yīng)速率迅速加快，這是由于反應(yīng)生成的Mn2+的濃度增大了，Mn2+對(duì)反應(yīng)起到催化作用，才使反應(yīng)速率迅速加快。

（1）H = ①×2-②×2/3-③×1/3＝(-150.6×2)-(-54.4×)-(-142.3×)＝-217.5(kJ/mol)，所以熱化學(xué)方程式為：2MnO2(s)+CO(g)=Mn2O3(s)+CO2(g) H=-217.5kJ/mol；

（2）①n(MnO)==0.1mol，則n(CO2)=0.1mol，c(CO2)= =

0.02mol/L， v(CO2)==0.01mol·L-1·min－1。

②將容器體積縮小為原來的一半的瞬間，二氧化碳濃度變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍，之后平衡向左移動(dòng)，二氧化碳濃度減小，由于溫度不變，平衡常數(shù)不變，所以再次平衡時(shí)，二氧化碳濃度與第1次平衡時(shí)相等。故答案選B；

（3）當(dāng)Al3+完全沉淀時(shí)，此時(shí)溶液中的pH=5，即c(OH－)=1×10－9 mol/L，若要使Mn2+不沉淀，根據(jù)Qc＜Ksp，即：c(Mn2+)×c2(OH－)＜1.9×10－13，可得：c(Mn2+)＜1.9×105mol/L；

（4）①根據(jù)三個(gè)半反應(yīng)可以看出高錳酸根離子被還原的產(chǎn)物受溶液酸堿性的影響，且酸性越強(qiáng)，被還原產(chǎn)物中錳元素的價(jià)態(tài)越低；

②SO2通入高錳酸鉀溶液中，溶液顯酸性，SO2作還原劑，KMnO4作氧化劑，被還原為Mn2+，溶液由紫紅色變?yōu)榻咏鼰o色；

（5）開始反應(yīng)緩慢，一段時(shí)間后反應(yīng)速率迅速加快，這是由于發(fā)生反應(yīng)2MnO4－+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液中Mn2+的濃度增大了，Mn2+對(duì)反應(yīng)起到催化作用，才使反應(yīng)速率迅速加快。