Question

【題目】金屬錳及化合物廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、制造業(yè)等領(lǐng)域。

（1）科研人員將錳粉碎后加入到溶液中使其浸出（假定雜質(zhì)不反應(yīng)，溶液體積不變），發(fā)生反應(yīng)（已知含水溶液為米黃色）

①為加快上述反應(yīng)速率可以采取的措施有________（寫出一條即可）。不考慮溫度因素，一段時間后Mn的溶解速率加快，可能的原因是_______。

②下列說明反應(yīng)已達(dá)平衡的有_______（填編號）。

A.溶液的顏色不發(fā)生變化

B.溶液中

C.體系中固體的質(zhì)量不變

D.與濃度的比值保持不變

③室溫下，測得溶液中陽離子濃度隨時間的變化情況如下圖所示，則上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___，的轉(zhuǎn)化率為_____。

④若其他條件不變，10mim后向容器中迅速加入蒸餾水至溶液體積變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍，則再次平衡時=_____（不考慮離子水解的影響）。

（2）也可在為體系的電解液中電解獲得，其陽極反應(yīng)式為_____。

（3）電解制錳后的廢水中含有，常用石灰乳進(jìn)行一級沉降得到沉淀，過濾后再向?yàn)V液中加入等體積的溶液，進(jìn)行二級沉降，為了將的濃度降到，則加入的溶液的濃度至少是___mol/L[已知]。

Answer 1

【答案】升高溫度或增大c(Sn2+) 構(gòu)成多個微型原電池，加快反應(yīng)速率 ACD 3 75％ 0.375molL-1 Mn2+ -2e- +2H2O = MnO2 + 4H+ 9.0×10－5

【解析】

（1）①適當(dāng)升高溫度，增加c(Sn2＋)等可以加快反應(yīng)速率；根據(jù)反應(yīng)方程式，有Sn的單質(zhì)生成，與Mn構(gòu)成原電池，加快反應(yīng)速率；

②反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化；

③根據(jù)K=c(Mn2＋)/c(Sn2＋)計(jì)算平衡常數(shù)；根據(jù)轉(zhuǎn)化率計(jì)算公式計(jì)算轉(zhuǎn)化率；

④Mn2＋和Sn2＋的系數(shù)相等，Mn和Sn為固體，因此加水稀釋，平衡不移動，加入蒸餾水至溶液體積變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍，c(Mn2＋)為原來平衡時的一半；

（2）根據(jù)電解原理，陽極上失去電子，化合價升高，以此書寫電極反應(yīng)式；

（3）根據(jù)c(S2－)=Ksp(MnS)/c(Mn2＋)計(jì)算。

（1）①加快反應(yīng)速率，可以適當(dāng)升高溫度，增加c(Sn2＋)等；根據(jù)反應(yīng)方程式，有Sn的單質(zhì)生成，與Mn構(gòu)成原電池，加快反應(yīng)速率；

故答案為：升高溫度或增大c(Sn2+)；構(gòu)成多個微型原電池，加快反應(yīng)速率；

②A、含Sn2＋的溶液呈米黃色，當(dāng)溶液顏色不再改變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故A符合題意；

B、不知投入量和轉(zhuǎn)化率，因此無法通過c(Mn2＋)=c(Sn2＋)判斷是否達(dá)到平衡，故B不符合題意；

C、Mn和Sn摩爾質(zhì)量不同，因此當(dāng)體系固體質(zhì)量不變，說明達(dá)到平衡，故C符合題意；

D、隨著反應(yīng)進(jìn)行，Mn2＋的量增大，Sn2＋量減少，當(dāng)Mn2＋與Sn2＋濃度的比值保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D符合題意；

故答案為：ACD；

③隨著反應(yīng)進(jìn)行，c(Mn2＋)增大，c(Sn2＋)減小，根據(jù)圖像10min時達(dá)到平衡，平衡時Mn2+、Sn2+的濃度依次為0.75mol/L、0.25mol/L，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c(Mn2＋)/c(Sn2＋)=0.75mol·L－1/0.25mol·L－1=3；因?yàn)槭峭�一溶液反�?yīng)，因此物質(zhì)的量之比等于物質(zhì)的量濃度之比，的轉(zhuǎn)化率為0.75mol·L－1/1.00mol·L－1×100%=75%；

故答案為：3；75%；

④Mn2＋和Sn2＋的系數(shù)相等，Mn和Sn為固體，因此加水稀釋，平衡不移動，加入蒸餾水至溶液體積變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍，c(Mn2＋)為原來平衡時的一半，即c(Mn2＋)=0.75mol·L－1×=0.375mol·L－1；

故答案為：0.375mol·L－1；

（2）根據(jù)電解原理，陽極上失去電子，化合價升高，因此MnSO4在陽極上放電，其電極反應(yīng)式為Mn2+ -2e- +2H2O = MnO2 + 4H+；

故答案為：Mn2+ -2e- +2H2O = MnO2 + 4H+；

（3）Mn2＋為1.0×10－9mol·L－1，此時MnS溶液為飽和溶液，根據(jù)c(S2－)=Ksp(MnS)/c(Mn2＋)=4.5×10－14/1.0×10－9=4.5×10－5mol·L－1，濾液中加入等體積的Na2S溶液，則加入Na2S溶液的濃度至少為4.5×10－5×2mol·L－1=9.0×10－5mol·L－1。

故答案為：9.0×10－5。