Question

【題目】MnO2可作氧化劑、催化劑和干電池中的去極化劑，通過圖1裝置焙燒MrCO3可以制取MnO2。

已知：2MnO(s)+O2(g)=2MnO2(s) △H1=a kJ.mol-l

MnCO3 (s)=MnO(s)+CO2 (g) △H2=b kJ.mol-l

回答下列問題：

（1）寫出圖1裝置中制取MnO2的熱化學(xué)方程式：__________(△H用含a、b的代數(shù)式表示)。

（2）一定條件下，在1L恒容密閉容器中，該反應(yīng)達到化學(xué)平衡時，CO2與O2的物質(zhì)的量之比為m，氧氣的物質(zhì)的量為2 mol，則化學(xué)平衡常數(shù)K=__________。

（3）用真空抽氣泵不斷抽氣的目的是___________（從化學(xué)平衡的角度回答）。

（4）某科研小組對碳酸錳與空氣反應(yīng)制備二氧化錳的條件（焙燒溫度和氣氛）進行了研究，獲得三幅圖（如圖所示）。

①制備時焙燒溫度為________，氣氛條件為________。

②圖2中是在常壓(0.1 MPa)下獲得的數(shù)據(jù)，試在圖2中用虛線畫出10 MPa下反應(yīng)溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系圖。__________________

Answer 1

【答案】 2MnCO3(s)+O2(g)=2MnO2(s)+2CO2 (g) △H=(a+2b) kJ/mol 2rn2 減小CO2的濃度，使平衡正向移動，提高MnCO3轉(zhuǎn)化率 350℃左右（或325～375℃） 濕空氣，其中水分含量為30%左右（或水分含量為20%～40%）

【解析】（1）由題中信息可知，可認為制取MnO2的過程先后發(fā)生了兩個反應(yīng)：①MnCO3 (s)=MnO(s)+CO2 (g) △H2=b kJ.mol-l，②2MnO(s)+O2(g)=2MnO2(s) △H1=a kJ.mol-l，由①②可得制取MnO2的熱化學(xué)方程式為：2MnCO3(s)+O2(g)=2MnO2(s)+2CO2 (g) △H=(a+2b) kJ/mol 。

（2）一定條件下，在1L恒容密閉容器中，該反應(yīng)達到化學(xué)平衡時，CO2與O2的物質(zhì)的量之比為m，氧氣的物質(zhì)的量為2 mol，則CO2的物質(zhì)的量為2m mol，CO2與O2的物質(zhì)的量濃度分別為2m mol/L和2mol/L，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K==2rn2。

（3）用真空抽氣泵不斷抽氣的目的是減小生成物CO2的濃度，使平衡正向移動，提高MnCO3轉(zhuǎn)化率。

（4）由圖可知，該反應(yīng)在350℃左右（或325～375℃）、水分含量為30%左右（或水分含量為20%～40%）的濕空氣中焙燒，化學(xué)反應(yīng)速率最快且反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率最高。①制備時焙燒溫度為350℃左右（或325～375℃），氣氛條件為濕空氣，其中水分含量為30%左右（或水分含量為20%～40%）。②該反應(yīng)是一個氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，在相同溫度下，增大加壓后，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率會變小。圖2中是在常壓(0.1 MPa)下獲得的數(shù)據(jù)，在圖2中的曲線下方用虛線畫出10 MPa下反應(yīng)溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系圖如下：。