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�；卮鹣铝袉栴}：

（1）蓋斯定律在生產和科學研究中有很重要的意義，有些反應的反應熱雖然無法直接測得，但可通過間接的方法推算�，F根據下列3個熱化學反應方程式：

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氣體的熱化學反應方程式：_________

（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）發(fā)生反應：MnCO3(s)MnO(s)+CO2(g)，若前2min 內生成MnO的質量為7.1 g，則該段時間內v(CO2)=____________mol·L－1·min－1。

②保持溫度不變，若t0時刻達到平衡時，CO2濃度為cmol/L；t1時刻，將容器體積縮小為原來的一半并固定不變，在t2時刻再次達到平衡，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的pH如下表所示，當Al3+完全沉淀時，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)生的反應如下：

MnO4－＋5e－＋8H＋==Mn2＋＋4H2O

MnO4－＋3e－＋2H2O==MnO2↓＋4OH－；

MnO4－＋e－==MnO42－

①從上述三個半反應中可以得出的結論是_______________。

②將SO2通入高錳酸鉀溶液中，觀察到的現象是________。

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

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，高錳酸鉀被還原的價態(tài)越低（或溶液的酸性越強，高錳酸鉀的氧化性越強。） 高錳酸鉀紫紅色褪去 反應產生的Mn2+起到催化作用 2MnO4-+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O

【解析】

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

（2）①根據前2min 內生成MnO的質量，可以計算出前2min內生成CO2的物質的量，故可以計算出前2min內CO2的反應速率；

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，二氧化碳濃度減小，由于溫度不變，平衡常數不變，所以再次平衡時，二氧化碳濃度與第1次平衡時相等。

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

（4）①根據三個半反應可以看出高錳酸根離子被還原的產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）開始反應緩慢，一段時間后反應速率迅速加快，這是由于反應生成的Mn2+的濃度增大了，Mn2+對反應起到催化作用，才使反應速率迅速加快。

（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，二氧化碳濃度減小，由于溫度不變，平衡常數不變，所以再次平衡時，二氧化碳濃度與第1次平衡時相等。故答案選B；

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

（4）①根據三個半反應可以看出高錳酸根離子被還原的產物受溶液酸堿性的影響，且酸性越強，被還原產物中錳元素的價態(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）開始反應緩慢，一段時間后反應速率迅速加快，這是由于發(fā)生反應2MnO4－+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O，隨著反應的進行，溶液中Mn2+的濃度增大了，Mn2+對反應起到催化作用，才使反應速率迅速加快。