Question

【题目】金属锰在冶金工业中用来制造特种钢，常作为脱硫剂和去氧剂，其化合物广泛应用于电池、机械制造业等领域。

(1)以软锰矿(主要为MnO2)为原料通过热还原法得到金属锰涉及的两个反应：

①3MnO2(s)=Mn3O4(s)+ O2(g) △H1= akJmol-1

②3Mn3O4(s)+ 8Al(s) =4Al2O3(s) + 9Mn(s) △H2= bkJmol-1

已知Al的燃烧热为 △H3=ckJmol-1，则MnO2与Al发生铝热反应的热化学方程式为___________。

(2)科研人员将制得的锰粉碎后加入到SnCl2溶液中使其浸出(假定杂质不反应，溶液 体积不变)，发生反应Mn(s)+ Sn2+(aq)Mn2+(aq)+ Sn(s)(已知含Sn2+水溶液为米黄色)

请回答下列问题：

①为加快反应速率可以采取的措施有__________；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下列能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(Mn2+)=c( Sn2+)

C.体系中固体的质量不变 D.Mn2+与Sn2+浓度的比值保持不变

③室温下，测得溶液中阳离子浓度c(R2+)随时间的变化情况如下图所示，则上述反应的平衡常数K=________________，Mn2+的产率为____________。

④若其他条件不变，10min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c(Mn2+) =____________(不考虑离子水解的影响)。

(3)MnO2也可在MnSO4-H2SO4-H2O为体系的电解液中电解获得，其阳极反应式为_____________________，阳极附近溶液的pH____________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。

Answer 1

【答案】 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% 0.375molL-1 减小

【解析】

（1）Al的燃烧热为 △H3=ckJmol-1，则铝的燃烧反应的热化学方程式为：③，根据盖斯定律计算(①×3+②+③)×得到MnO2与Al发生铝热反应的热化学方程式：；

（2）①通过升高温度或增大反应物浓度可使化学反应速率加快；因Mn与Sn的金属活泼性不同，析出的Sn附着在Mn表面，溶液中存在能够自由移动的离子，从而构成了原电池，使得Mn的溶解速率加快，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．该体系中只有Sn2+具有颜色，若溶液的颜色不发生变化，则说明溶液中c(Sn2+)不变，能够说明反应达到了平衡状态，故A符合题意；

B．因不确定起始Sn2+浓度以及其转化率，因此达到平衡状态时，无法确定c(Mn2+)与c(Sn2+)关系，故不能判断反应是否处于平衡状态，故B不符合题意；

C．反应中固体质量在不断发生变化，若体系中固体的质量不变，说明溶液中离子浓度不变，能够说明反应达到平衡状态，故C符合题意；

D．随着反应的进行，Mn2+与Sn2+浓度在不断变化，当Mn2+与Sn2+浓度的比值保持不变时，说明正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，故D符合题意；

故答案为：ACD；

③随着反应的进行，c(Sn2+)逐渐减小，c(Mn2+)逐渐增加，由此可知，平衡状态下c(Mn2+)=0.75mol/L，c(Sn2+)=0.25mol/L，平衡常数；Mn2+理论产量为Sn2+完全转化时的生成量，由此Mn2+的产量为；

④若其他条件不变，10min后向容器中迅速加入蒸馏水至溶液体积变为原来的2倍，c(Mn2+)、c(Sn2+)均变为原来的一半，平衡不发生移动，由此再次平衡时；

（3）由题可知，该体系中Mn元素化合价升高，电解质溶液为酸性，由此阳极上发生的电极反应式为：；阳极附近生成了H+，溶液的pH将减小。