完成關(guān)于錳元素的問題。
(1)已知:①M(fèi)nO4-+e-→MnO42-(綠色,溶液pH=12)
②MnO4-+8H++5e-→Mn2++4H2O(無色,溶液pH=0)
錳有多種化合價,如+7、+6、+4、+2價等,在中性溶液里高錳酸鉀的還原產(chǎn)物一般為 MnO2MnO2(填化學(xué)式)。
(2)查閱資料:XeO3+Mn2++H2O→Xe+MnO4-+H+(未配平,Xe是稀有氣體)。
已知在高錳酸鉀固體表面滴加濃鹽酸,發(fā)生的半反應(yīng)為2Cl--2e-═Cl2↑。
在盛有MnCl2溶液的試管中加入適量XeO3,振蕩試管,可能觀察到的現(xiàn)象是:無色溶液變?yōu)樽希ɑ蜃霞t)色,并產(chǎn)生氣體(黃綠色氣體)無色溶液變?yōu)樽希ɑ蜃霞t)色,并產(chǎn)生氣體(黃綠色氣體)。
(3)草酸(H2C2O4,二元弱酸)晶體溶于酸性高錳酸鉀溶液,溶液的紫色褪去。離子反應(yīng)方程式為:2MnO4-+5HC2O4+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O2MnO4-+5HC2O4+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O。
(4)以鉛蓄電池為電源電解酸化的MnSO4溶液,可制備MnO2。鉛蓄電池的總反應(yīng)方程式為:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O;當(dāng)蓄電池中有4mol H+被消耗時,陽極上MnO2的理論產(chǎn)量為 8787g。
(5)Mn2+催化H2O2分解:2H2O2(l)═2H2O(l)+O2(g)△H1,其反應(yīng)機(jī)理如圖:
①已知反應(yīng)Ⅱ?yàn)椋篗nO2(s)+H2O2(l)+2H+(aq)═Mn2+(aq)+O2(g)+2H2O1)△H2,寫出反應(yīng)Ⅰ的熱化學(xué)方程式(焓變用△H1和△H2表示):H2O2(l)+Mn2+(aq)═MnO2(s)+2H+(aq)△H=△H1-△H2H2O2(l)+Mn2+(aq)═MnO2(s)+2H+(aq)△H=△H1-△H2。
②某溫度時,向10mL0.4mol?L-1H2O2液中滴入1滴MnSO4發(fā)生上述分解反應(yīng),測得不同時刻生成O2的體積(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積)如下表:
t/min | 0 | 2 | 4 | 6 |
V(O2)/mL | 0 | 9.9 | 17.2 | 22.4 |
隨著反應(yīng)的進(jìn)行,H2O2濃度不斷減小,反應(yīng)速率不斷減慢
隨著反應(yīng)的進(jìn)行,H2O2濃度不斷減小,反應(yīng)速率不斷減慢
。0~6min的平均反應(yīng)速率v(H2O2)=3.3×10-2mol/(L?min)
3.3×10-2mol/(L?min)
(忽略溶液體積變化)。【答案】MnO2;無色溶液變?yōu)樽希ɑ蜃霞t)色,并產(chǎn)生氣體(黃綠色氣體);2MnO4-+5HC2O4+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O;Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O;87;H2O2(l)+Mn2+(aq)═MnO2(s)+2H+(aq)△H=△H1-△H2;隨著反應(yīng)的進(jìn)行,H2O2濃度不斷減小,反應(yīng)速率不斷減慢;3.3×10-2mol/(L?min)
【解答】
【點(diǎn)評】
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(1)圖1的四個過程中能量轉(zhuǎn)化形式有
A.2種 B.3種 C.4種 D.4種以上
(2)電解過程要消耗大量的電能,而使用微生物作催化劑在陽光下也能分解水.
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