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2.四氧化三錳(Mn3O4)在電子工業(yè)有廣泛應用.
(1)金屬錳與氧氣在一定條件下反應可以制得Mn3O4,反應原理如圖所示.
石墨為正極,該電極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-(或O2+2H2O+4NH4++4e-=4NH3•H2O).
(2)Mn3O4的一種工業(yè)制法:在常溫下,往硫酸錳溶液中加入氨水,
控制溶液的pH 為10,使Mn2+轉化為Mn(OH)2 沉淀,過濾,在NH4Cl 溶液
催化下通入氧氣將濾渣氧化為Mn3O4
①濾液中Mn2+的濃度為1.9×10-5mol/L(Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13).
②濾渣轉化為Mn3O4的化學方程式為6Mn(OH)2+O2$\frac{\underline{\;NH_{4}Cl\;}}{\;}$2Mn3O4+6H2O.
(3)加熱MnCO3會同時發(fā)生如下三個反應:
序號 反應△H(kJ•mol-1 K
 300°C 800°C
 MnCO3(s)+$\frac{1}{2}$O2(g)?MnO2(s)+CO2(g) a 3.0×107 1.8×105
 
MnCO3(s)+$\frac{1}{4}$O2(g)?$\frac{1}{2}$Mn2O3(s)+CO2(g)
 b 1.7×103 2.4×105
 
MnCO3(s)+$\frac{1}{6}$O2(g)?$\frac{1}{3}$Mn3O4(s)+CO2(g)
 c 9.89.6×104
①a<0(填“>”、“=”或“<”).
②已知2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=d kJ•mol-1,則3MnO2+2CO(g)?Mn3O4(s)+2CO2(g) 的△H=(3c+b-3a)kJ/mol.
③在300℃條件下加熱MnCO3 制取Mn3O4 并不合適,理由是:該溫度下生成Mn3O4的反應平衡常數小,Mn3O4不是主要產物.800℃時,Mn2O3(s)+$\frac{1}{2}$O2(g)?MnO2(s) 的平衡常數K=$\frac{9}{16}$.

分析 (1)Mn電極中Mn失去電子生成Mn3O4,做原電池負極,則石墨電極為原電池正極,通入空氣反應,O2參加電極反應,據此寫出電極反應式;
(2)①常溫下,往硫酸錳溶液中加入氨水,控制溶液的pH 為10,使Mn2+轉化為Mn(OH)2 沉淀,根據溶度積常數計算;
②濾渣轉化為Mn3O4,濾渣為Mn(OH)2,被O2氧化成Mn3O4;
(3)①反應I中,溫度升高,化學平衡常數減小,表明正反應趨勢減小,溫度升高可使化學平衡向吸熱方向移動;
②根據蓋斯定律計算所求反應的焓變;
③從化學平衡常數角度分析原因,根據多重平衡規(guī)則計算所求反應的化學平衡常數.

解答 解:(1)Mn電極中Mn失去電子生成Mn3O4,做原電池負極,則石墨電極為原電池正極,
通入空氣反應,O2參加電極反應,則該電極反應式為:O2+2H2O+4e-=4OH-(或O2+2H2O+4NH4++4e-=4NH3•H2O),
故答案為:正;O2+2H2O+4e-=4OH-(或O2+2H2O+4NH4++4e-=4NH3•H2O);
(2)①常溫下,往硫酸錳溶液中加入氨水,控制溶液的pH 為10,使Mn2+轉化為Mn(OH)2 沉淀,溶液中c(OH-)=10-4mol/L,則溶液中c(Mn2+)=$\frac{{K}_{sp}[Mn(OH)_{2}]}{{c}^{2}(O{H}^{-})}$=$\frac{1.9×1{0}^{-13}}{(1{0}^{-4})^{2}}$=1.9×10-5mol/L,
故答案為:1.9×10-5mol/L;
②濾渣轉化為Mn3O4,濾渣為Mn(OH)2,被O2氧化成Mn3O4,則濾渣轉化為Mn3O4的化學方程式為:6Mn(OH)2+O2$\frac{\underline{\;NH_{4}Cl\;}}{\;}$2Mn3O4+6H2O,
故答案為:6Mn(OH)2+O2$\frac{\underline{\;NH_{4}Cl\;}}{\;}$2Mn3O4+6H2O;
(3)①反應I中,溫度升高,化學平衡常數減小,表明正反應趨勢減小,溫度升高可使化學平衡向吸熱方向移動,所以正反應是放熱反應,a<0,
故答案為:<;
②反應為:3MnO2+2CO(g)?Mn3O4(s)+2CO2(g),該反應可由3×III+II-3×I得到,根據蓋斯定律,該反應的焓變?yōu)椤鱄=3△H3+△H2-3△H1=(3c+b-3a)kJ/mol,
故答案為:(3c+b-3a)kJ/mol;
③在300℃條件下加熱MnCO3 制取Mn3O4 并不合適,從化學平衡常數角度分析,制取Mn3O4的反應的化學平衡常數較小,因此主產物不是Mn3O4,
800℃時,Mn2O3(s)+$\frac{1}{2}$O2(g)?2MnO2(s),該反應的化學平衡常數為K=$\frac{1}{{c}^{\frac{1}{2}}({O}_{2})}$,根據多重平衡規(guī)則,K=$(\frac{{K}_{I}}{{K}_{II}})^{2}$=$\frac{9}{16}$,
故答案為:該溫度下生成Mn3O4的反應平衡常數小,Mn3O4不是主要產物;$\frac{9}{16}$.

點評 本題考查化學原理部分知識,包含原電池,電極反應式的書寫,溶度積常數的計算,氧化還原反應方程式的書寫,蓋斯定律的應用,化學平衡常數的計算,考查的知識點較為全面,試題有助于培養(yǎng)分析問題的能力,均為高頻考點和重點,平時應注意訓練,題目難度中等.

練習冊系列答案
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

18.設NA表示阿伏伽德羅常數的值,下列說法正確的是( 。
A.4.6g Na與100mL含0.1mol HCl的鹽酸溶液反應,轉移電子數目為0.1NA
B.標準狀況下,4.48L甲烷和乙烯的混合氣體完全燃燒,產物中所含O-H鍵數目為0.8NA
C.常溫下1L pH=2的硫酸溶液中由水電離出的H+的數目為0.01NA
D.9g13CO2與 N217O的混合物中所含中子數和電子數均為4.6NA

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19.下列說法中正確的是( 。
A.將苯加入溴水中振蕩后,水層接近無色,是因為發(fā)生了取代反應
B.1 體積某氣態(tài)烴與 HC1 充分加成消耗 HC11體積,加成后的物質最多還能和 5 體 積氯氣發(fā)生取代反應,由此推斷原氣態(tài)烴是乙烯
C.乙醇與鈉、氫氧化鈉溶液均反應
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16.在水溶液中能大量共存的一組粒子是( 。
A.S2O32-、Na+、Cl-、H+B.Na+、Mg2+、Cl-、SO42-
C.Ba2+、Na+、SO42-、OH-D.K+、C2H5OH、MnO4-、H+

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

3.下列實驗操作對應的現象及結論都正確的是( 。
選項實驗操作現象結論
A分別向飽和NaHCO3溶液和飽和NaHSO3溶液中滴加幾滴酚酞試劑前者溶液不變色,后者溶液變紅非金屬:S>C
B甲烷與氯氣的混合氣在光照下反應,用濕潤的藍色石蕊試紙檢驗反應后生成的氣體濕潤的藍色石蕊試紙變紅甲烷的氯代物呈酸性
C向NaAlO2溶液中持續(xù)通入氣體Y先出現白色沉淀,最終沉淀又溶解Y可能是HCl
D向溴水中通入SO2溴水橙黃色褪色SO2具有漂白性
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學 來源: 題型:多選題

7.一定溫度下,在三個體積均為2.0L的恒容密閉容器中發(fā)生反應:
3CO(g)+3H2(g)═CH3OCH3(g)+CO2(g),各容器中起始物質的量濃度與反應溫度如表所示,反應過程中I、Ⅲ容器中CO的物質的量隨間變化關系如圖所示
容器溫度/℃ 物質的起始濃度/mol•L-1
 CO(g) H2(g) CH3OCH3(g) CO2(g)
 T1 0.100.10 
 T1 00.10 0.10 
 T2 0.100.10 0
下列說法正確的是( 。
A.達到平衡時,容器I中的逆反應速率大于容器Ⅲ中的正反應速率
B.達到平衡時,容器I中CO的轉化率與容器Ⅱ中CO2的轉化率之和小于I
C.達到平衡時,容器Ⅱ中c(CO2)大于容器Ⅲ中c(CO2)的3倍
D.若起始時向容器Ⅲ中充入四種反應物質且物質的量均為0.04mol,則反應將向正反應方向進行

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

14.為探究帶有結晶水的復鹽晶體X(共含五種元素)的組成和性質,設計并完成如下實驗:

已知:氣體F可使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色.請回答:
X含有的元素有S、O、H、Cu、N(用元素符號表示),則X的化學式為Cu3(NH44(SO45•5H2O.請寫出C→E化學方程式CuO+C2H5OH$\stackrel{△}{→}$Cu+CH3CHO+H2O.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

11.亮菌甲素為利膽解痙藥,適用于急性膽囊炎治療,其結構簡式如圖,下列有關敘述中正確的是( 。
A.1 mol亮菌甲素與溴水反應最多消耗3 mol Br2
B.分子中所有碳原子不可能共平面
C.1 mol亮菌甲素在一定條件下與NaOH溶液完全反應最多能消耗2 mol NaOH
D.1 mol亮菌甲素在一定條件下可與6 mol H2發(fā)生加成反應

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

12.取pH均為2的鹽酸和醋酸溶液各100mL,分別稀釋2倍后,再分別加入足量鋅粉,在相同條件下充分反應,有關敘述正確的是( 。
A.反應開始時,鹽酸與鋅反應放出氫氣的速率更快
B.鹽酸和醋酸分別與鋅完全反應所需時間一樣長
C.醋酸與鋅反應放出的氫氣多
D.鹽酸和醋酸分別與鋅反應放出的氫氣一樣多

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