题目内容

【题目】反应 3A(g)+2B(g)xC(g)+2D(g)过程中的能量变化如下图所示,回答下列问题。

(1)当反应达到平衡时,升高温度,A 的转化率______(填“增大”“减小”或 “不变”),原因是______;

(2)反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响?__________,若升高温度反应速率增大, E1的变化是: E1_________。(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)在一定条件下,将 2 mol A 和 2 mol B 混合于容积为2 L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)xC(g)+ 2D(g)。2 min末反应达到平衡状态时,生成0.8 mol D,同时测得C的浓度为0.4 mol/L。则此时的平衡常数为________;如果增大体系的压强,则平衡体系中C的体积分数将______(填“增大”“减小”或“不 变”);如果上述反应在相同条件下从逆反应开始进行,起始时加入C和D各4/3mol,要使平衡时各物质的体积分数与原平衡时完全相同,则还应加入______(填“A、B、C、D”)物质_______mol 。

【答案】 减小 该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动 无 减小 1/2 不变 B物质 4/3mol

【解析】(1)由图象可以看出反应物总能量大于生成物的总能量,则该反应的正反应为放热反应,所以升高温度,反应逆向移动,则A的转化率减小;(2)催化剂能加快反应速率但不改变平衡的移动,所以反应热不变,升高温度反应物的能量增大,则E1减小;(3)对于反应

3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)

起始浓度(mol/L) 1 1 0 0

转化浓度(mol/L) 0.6 0.2 0.4 0.4

平衡浓度(mol/L) 0.4 0.8 0.4 0.4

则x=2,K=c 2(C)c 2(D)/c 3(A)c2(B)=0.42×0.42/0.43×0.8=1/2;反应是气体体积不变的反应,增大压强,平衡不移动,则平衡体系中C的体积分数不变;如果上述反应在相同条件下从逆反应开始进行,起始时加入C和D各4/3mol,要使平衡时各物质的体积分数与原平衡时完全相同,则为等效平衡,反应前后气体体积不变,按化学计量数转化到左边,满足n(A):n(B)=1:1即可。根据3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)可知,C和D各4/3mol,转化到左边可得A、2mol,B、2/3mol,需要加入B才能达到相同的平衡状态;B的物质的量为nmol,则:2mol:(n+2/3)mol=2mol:2mol,解得n=4/3。

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资料a: Mn的金属活动性强于Fe;Mn2+在酸性条件下比较稳定,pH高于5.5时易被O2氧化。

资料b:生成氢氧化物沉淀的pH见下表(金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-1)

Mn(OH)2

Pb(OH)2

Fe(OH)3

开始沉淀时

8.1

6.5

1.9

完全沉淀时

10.1

8.5

3.2

(1)过程I的目的是浸出锰。经检验滤液1中含有的阳离子为Mn2+、Fe3+、Pb2+和H+。

①MnO2与浓盐酸反应的离子方程式是__________________________________。

②检验滤液1中只含Fe3+不含Fe2+的操作和现象是:取少量滤液1于试管中,滴入黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液,无明显变化:另取少量滤液1于试管中,___________________________。

③Fe3+由Fe2+转化而成,可能发生的反应有:i.2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-

ii.4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O iii.……

写出iii的离子方程式:___________________________。

(2)过程II的目的是除铁,有如下两种方法:

i.氨水法:将滤液1先稀释,再加适量10%的氨水,过滤。

ii.焙烧法:将滤液1浓缩得到的固体于290°C焙烧,冷却,取焙烧物……

己知:焙烧中发生的主要反应2FeCl3+3O2=2Fe2O3+3Cl2,焙烧时MnCl2和PbCl2不发生变化。

①氨水法除铁时,溶液pH应控制在 _______________之间。

②补全ii中的操作:____________________。

③两种方法比较,氨水法除铁的缺点是_________________________________________。

(3)过程III的目的是除铅。加入的试剂是______________________。

(4)过程IV所得固体中的x的测定如下:取m1g样品,置于氮气氛围中加热至失去全部结晶水时,质量变为m2g。则x=________________________。

【题目】锰元素在溶液中主要以Mn2+(很浅的肉色,近乎无色)、MnO42-(绿色)、MnO4-(紫色)形式存在。MnO2不溶于稀硫酸。

(1)将8 mL 0.1 mol·L-1的酸性高锰酸钾溶液和2 mL l.0mol/L的草酸(H2C2O4)溶液在试管中混合,然后将试管置于25℃水浴中,KMnO4溶液浓度随时间变化关系如下图所示。

① 写出发生反应的离子方程式:____________

② 计算前40秒用草酸表示的平均反应速率v(草酸)=________________.

③ 40s-65s的反应速率比前40s快,解释原因___________

(2)已知反应3MnO42-+2H2OMnO2+2MnO4-+4OH-。

① 向MnO4-溶液中加入足量稀硫酸,可观察到的现象是__________.

② 常温下,在0.512 mol/L K2MnO4溶液中,当pH=14时K2MnO4的转化率为4/9,则该反应的平衡常数的值为__________

③ 在其他条件不变的条件下,适当升温有利于降低K2MnO4的转化率,则该反应的△H___0(填“大于” “小于”或“等于”)。

(3)碳酸锰是一种重要的工业原料。工业生产中常用复分解法生产MnCO3:

MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O。反应中通常需加入稍过量的NH4HCO3,且控制溶液的pH为6.8-7.4. 溶液的pH不能过低也不能过高,原因是_______。设MnSO4溶液为0.19mol/L,则溶液的pH 最高不能超过_________。

[己知MnCO3、Mn(OH)2的Ksp分别为l.8×10-11和1.9×10-13]

(4)制备单质锰的实验装置如图,阳极以稀硫酸为电解液,阴极以硫酸锰和硫酸混合液为电解液,电解装置中“”表示溶液中阴离子移动的方向。铂电极的电极反应式为______。

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