Question

某探究小組用KMnO₄酸性溶液與H₂C₂O₄溶液反應過程中溶液紫色消失的方法，研究影響反應速率的因素．
（1）實驗條件作如下限定：所用KMnO₄酸性溶液的濃度可選擇0.01mol?L^-1、0.001mol?L^-1，催化劑的用量可選擇0.5g、0g，實驗溫度可選擇298K、323K．每次實驗KMnO₄酸性溶液的用量均為4mL、H₂C₂O₄溶液（0.1mol?L^-1）的用量均為2mL．如果要探究溫度對反應速率的影響，應如何設計實驗，請用文字表述

 

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（2）在其它條件相同的情況下，某同學改變KMnO₄酸性溶液的濃度，測得以下實驗數(shù)據(jù)（從混合振蕩均勻開始計時）：

KMnO4酸性溶液的濃度/mol?L-1[學|科|	溶液褪色所需時間 t/min
	第1次	第2次	第3次
0.01	14	13	11
0.001	6	7	7

①計算用0.001mol?L^-1 KMnO₄酸性溶液進行實驗時KMnO₄的平均反應速率（忽略混合前后溶液的體積變化）．

 

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②還有一組同學做了下表中實驗：

實驗編號	20℃下，試管中所加試劑及其用量/mL				20℃下溶液顏色褪至無色所需時間/min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
1	3.0	2.0	3.0	2.0	4.0
2	3.0	3.0	2.0	2.0	5.2
3	3.0	4.0	1.0	2.0	6.4
4	4.0	1.0	3.0	2.0	4.0
5	2.5	2.5	3.0	2.0	4.0

請回答：根據(jù)上表中的實驗數(shù)據(jù)，可以得到的兩個結論是

 

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（3）某同學取一定量草酸溶液裝入試管，加入一定體積的酸性高錳酸鉀溶液，振蕩試管，發(fā)現(xiàn)溶液開始緩慢褪色，后來迅速變成無色．（反應熱效應不明顯，可忽略不計）
寫出該實驗化學反應方程式

 

，該反應的反應速率迅速加快的主要原因可能是

 

．

Answer 1

考點：探究影響化學反應速率的因素

專題：化學反應速率專題

分析：（1）所做的實驗要有對比實驗，其他條件相同時，分別在298K、323K條件下分別實驗；
（2）①首先計算△c（KMnO₄）=

0.001mol?L-1×0.004L

0.004L+0.002L

=0.00067mol?L^-1
和反應時間：△t=

6min+7min+7min

3

=6.7min
再根據(jù)v=

△c

△t

計算；
②據(jù)實驗1、2、3可知，草酸濃度相同，而高錳酸鉀濃度不同，反應速率不同；據(jù)實驗4、5可知，高錳酸鉀濃度相同而草酸濃度不同，反應速率相同，據(jù)此解答；
（3）據(jù)氧化還原反應中得失電子相等和原子守恒書寫化學方程式；影響化學反應速率的因素只有溫度、濃度、壓強、催化劑和接觸面積，據(jù)此分析．

解答： 解：（1）據(jù)題給條件，用取兩份0.01mol/LKMnO₄酸性溶液4ml，各加0.5g催化劑和0.1mol/L的H₂C₂O₄溶液2ml分別在298K和323K下進行實驗，測定溶液由紫色退為無色所需要的時間，
故答案為：取兩份0.01mol/LKMnO₄酸性溶液4ml，各加0.5g催化劑和0.1mol/L的H₂C₂O₄溶液2ml分別在298K和323K下進行實驗，測定溶液由紫色退為無色所需要的時間；
（2）①反應開始時：c（KMnO₄）=

0.001mol/L×0.004L

0.004L+0.002L

=0.00067 mol?L^-1
反應時間：△t=

(6+7+7)min

3

=6.7min
KMnO₄的平均反應速率：
ν（KMnO₄）=

△c

△t

=

0.00067mol/L

6.7min

=1×10^-4 mol?L^-1?min^-1
故答案為：1×10^-4 mol?L^-1?min^-1；
②據(jù)實驗1、2、3可知，草酸濃度相同，而高錳酸鉀濃度不同，反應速率不同，高錳酸鉀濃度越大，溶液褪色時間越短；據(jù)實驗4、5可知，高錳酸鉀濃度相同而草酸濃度不同，反應速率相同，褪色時間相同，
故答案為：高錳酸鉀濃度增大，反應速率增加；草酸的濃度對反應速率沒有影響；
（3）草酸使酸性高錳酸鉀褪色，是+7價的Mn氧化了草酸根，Mn變?yōu)?2價，C變?yōu)?4價，生成二氧化碳，據(jù)氧化還原反應中得失電子相等和原子守恒書寫化學方程式為：
2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O；
開始緩慢褪色，后來迅速變成無色，說明反應速率明顯加快，排除溫度的影響，反應過程中濃度減小，在溶液中進行壓強無影響，只能是生成物對反應有催化作用，分析生成物可知，其他離子原溶液中有，只能是錳離子起了催化作用，
故答案為：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O；反應產(chǎn)生的錳離子起催化作用或錳離子濃度增加，加快了反應速率．

點評：本題考查了酸性高錳酸鉀氧化草酸的相關實驗，注意對比實驗的應用和氧化還原反應中電子守恒的應用，題目難度中等．