Question

【題目】二氧化錳是化學(xué)工業(yè)中常用的氧化劑和催化劑。我國(guó)主要以貧菱錳礦(有效成分為MnCO3)為原料，通過熱解法進(jìn)行生產(chǎn)。

(1)碳酸錳熱解制二氧化錳分兩步進(jìn)行：

i．MnCO3(s)MnO(s)+CO2(g) △H1=+a kJmol1

ii．2MnO(s)+O2(g)2MnO2(s) △H2=+b kJmol1

①反應(yīng)i的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=_______；

②焙燒MnCO3制取MnO2的熱化學(xué)方程式是_________；

(2)焙燒(裝置如圖1)時(shí)持續(xù)通入空氣，并不斷抽氣的目的是_______；

(3)在其他條件不變時(shí)，某科研團(tuán)隊(duì)對(duì)影響轉(zhuǎn)化率的生產(chǎn)條件進(jìn)行了研究，結(jié)果如圖2、圖3所示。

①常壓下，要提高MnCO3的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)選擇的生產(chǎn)條件是____________焙燒68h。

②圖3中，焙燒8h時(shí)，MnCO3的轉(zhuǎn)化率：干空氣<濕空氣，原因是______________。

Answer 1

【答案】c(CO2) 2MnCO3(s) ＋O2(g) 2MnO2(s) ＋2CO2(g) △H1=＋(2a+b) kJmol1 保持O2的濃度，降低CO2的濃度，使平衡正向移動(dòng)，提高碳酸錳的轉(zhuǎn)化率 濕空氣中，350℃左右 干空氣中沒有催化劑，反應(yīng)速率比濕空氣中慢，8h時(shí)未達(dá)到平衡

【解析】

(1)①根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義來書寫；②將第i方程式乘以2，再加上第ii個(gè)方程式得到焙燒MnCO3制取MnO2的熱化學(xué)方程式。

(2)焙燒(裝置如圖1)時(shí)持續(xù)通入空氣，并不斷抽氣主要利用平衡移動(dòng)原理分析。

(3)①根據(jù)圖中的信息得出；②根據(jù)濕空氣中會(huì)吸收部分的二氧化碳及平衡移動(dòng)來分析。

(1)①反應(yīng)i的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式是生成物濃度的系數(shù)次方之積除以反應(yīng)物濃度的系數(shù)次方之積，因此K= c(CO2)；故答案為：c(CO2)。

②將第i方程式乘以2，再加上第ii個(gè)方程式得到焙燒MnCO3制取MnO2的熱化學(xué)方程式是2MnCO3(s) ＋O2(g) 2MnO2(s) ＋2CO2(g) △H1=＋(2a+b) kJmol1；故答案為：2MnCO3(s) ＋O2(g) 2MnO2(s) ＋2CO2(g) △H1=＋(2a+b) kJmol1。

(2)焙燒(裝置如圖1)時(shí)持續(xù)通入空氣，并不斷抽氣的目的是不斷的移出CO2，降低CO2的濃度，保持O2的濃度，使平衡正向移動(dòng)，提高碳酸錳的轉(zhuǎn)化率；故答案為：保持O2的濃度，降低CO2的濃度，使平衡正向移動(dòng)，提高碳酸錳的轉(zhuǎn)化率。

(3)①根據(jù)圖中的信息得出常壓下，要提高MnCO3的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)選擇的生產(chǎn)條件是濕空氣中，350℃左右焙燒68h；故答案為：濕空氣中，350℃左右。

②圖3中，焙燒8h時(shí)，MnCO3的轉(zhuǎn)化率：干空氣＜濕空氣，原因是濕空氣中會(huì)吸收部分的二氧化碳，降低二氧化碳的濃度，平衡有利于正向移動(dòng)，增大碳酸錳的轉(zhuǎn)化率，也可能濕空氣有催化劑，提高反應(yīng)速率；故答案為：干空氣中沒有催化劑，反應(yīng)速率比濕空氣中慢，8h時(shí)未達(dá)到平衡。