Question

二氧化锰是化学工业中常用的氧化剂和催化剂。我国主要以贫菱锰矿(有效成分为MnCO₃)为原料，通过热解法进行生产。

(1)碳酸锰热解制二氧化锰分两步进行：

i．MnCO₃(s)⇌MnO(s)+CO₂(g)   △H₁=+a kJ∙mol⁻¹

ii．2MnO(s)+O₂(g)⇌2MnO₂(s)   △H₂=+b kJ∙mol⁻¹

①反应i的化学平衡常数表达式K=_______；

②焙烧MnCO₃制取MnO₂的热化学方程式是_________；

(2)焙烧(装置如图1)时持续通入空气，并不断抽气的目的是_______；

(3)在其他条件不变时，某科研团队对影响转化率的生产条件进行了研究，结果如图2、图3所示。

①常压下，要提高MnCO₃的转化率，应选择的生产条件是____________焙烧68h。

②图3中，焙烧8h时，MnCO₃的转化率：干空气<湿空气，原因是______________。

Answer

c(CO2) 2MnCO3(s) ＋O2(g) 2MnO2(s) ＋2CO2(g) △H1=＋(2a+b) kJ∙mol−1 保持O2的浓度，降低CO2的浓度，使平衡正向移动，提高碳酸锰的转化率 湿空气中，350℃左右 干空气中没有催化剂，反应速率比湿空气中慢，8h时未达到平衡

【解析】

(1)①根据化学平衡常数的定义来书写；②将第i方程式乘以2，再加上第ii个方程式得到焙烧MnCO3制取MnO2的热化学方程式。

(2)焙烧(装置如图1)时持续通入空气，并不断抽气主要利用平衡移动原理分析。

(3)①根据图中的信息得出；②根据湿空气中会吸收部分的二氧化碳及平衡移动来分析。

(1)①反应i的化学平衡常数表达式是生成物浓度的系数次方之积除以反应物浓度的系数次方之积，因此K= c(CO2)；故答案为：c(CO2)。

②将第i方程式乘以2，再加上第ii个方程式得到焙烧MnCO3制取MnO2的热化学方程式是2MnCO3(s) ＋O2(g) 2MnO2(s) ＋2CO2(g) △H1=＋(2a+b) kJ∙mol−1；故答案为：2MnCO3(s) ＋O2(g) 2MnO2(s) ＋2CO2(g) △H1=＋(2a+b) kJ∙mol−1。

(2)焙烧(装置如图1)时持续通入空气，并不断抽气的目的是不断的移出CO2，降低CO2的浓度，保持O2的浓度，使平衡正向移动，提高碳酸锰的转化率；故答案为：保持O2的浓度，降低CO2的浓度，使平衡正向移动，提高碳酸锰的转化率。

(3)①根据图中的信息得出常压下，要提高MnCO3的转化率，应选择的生产条件是湿空气中，350℃左右焙烧68h；故答案为：湿空气中，350℃左右。

②图3中，焙烧8h时，MnCO3的转化率：干空气＜湿空气，原因是湿空气中会吸收部分的二氧化碳，降低二氧化碳的浓度，平衡有利于正向移动，增大碳酸锰的转化率，也可能湿空气有催化剂，提高反应速率；故答案为：干空气中没有催化剂，反应速率比湿空气中慢，8h时未达到平衡。