Question

3．某實(shí)驗(yàn)小組利用硫酸酸化的KMnO₄與H₂C₂O₄反應(yīng)來探究“外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響”．該小組實(shí)驗(yàn)方案如表（實(shí)驗(yàn)測定KMnO₄溶液完全褪色時間）．回答下列問題：

實(shí)驗(yàn) 編號	H2C2O4溶液		酸性KMnO4溶液		H2O/mL	溫度/℃	KMnO4溶液完全褪色時間（s）
	濃度/mol•L-1	體積/mL	濃度/mol•L-1	體積/mL
①	0.20	2.0	0.010	4.0	2.0	25	t1
②	0.20	4.0	0.010	4.0	0	25	t2
③	0.20	4.0	0.010	4.0	0	50	t3

（1）上述反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
（2）t₁＞ t₂（填“＞”、“＜”、“=”），其理由是①②兩組溫度相同，①中H₂C₂O₄溶液濃度小于②
（3）實(shí)驗(yàn)②和實(shí)驗(yàn)③兩組實(shí)驗(yàn)的目的是探究濃度不變時，溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響
（4）有同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)，硫酸酸化的KMnO₄與H₂C₂O₄反應(yīng)開始時，溶液褪色慢，但反應(yīng)一段時間后溶液褪色明顯加快．針對上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，該同學(xué)提出下列猜想：
猜想①：硫酸酸化的KMnO₄與H₂C₂O₄反應(yīng)是放熱反應(yīng)，導(dǎo)致溶液溫度升高，反應(yīng)速率加快．
猜想②：Mn²⁺對該化學(xué)反應(yīng)起催化作用（請你補(bǔ)充）
要證實(shí)猜想②，除硫酸酸化的高錳酸鉀溶液、草酸溶液外，還需要選擇的試劑是B．
A．硫酸鉀B．硫酸錳C．水  D．氯化錳．

Answer 1

分析 （1）KMnO₄與H₂C₂O₄在酸性條件下，高錳酸根離子能和草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二價錳離子、二氧化碳和水，根據(jù)化合價升降總數(shù)相等配平離子方程式；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知3次實(shí)驗(yàn)KMnO₄溶液的濃度相等，反應(yīng)時溶液的總體積都是8mL，通過改變H₂C₂O₄溶液的體積來改變反應(yīng)時H₂C₂O₄溶液的濃度，①②兩組溫度相同，反應(yīng)速率由H₂C₂O₄溶液的濃度決定；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)②和實(shí)驗(yàn)③除溫度不同外，其他條件都相同可知實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br />（4）考慮錳離子有催化作用；要想驗(yàn)證錳離子的催化作用，再加入硫酸錳即可．

解答 解：（1）在酸性條件下，高錳酸根離子能和草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二價錳離子、二氧化碳和水，Mn下降5價，C上升1價，1個草酸中有2個碳原子，共上升2價，根據(jù)化合價升降相等，配平離子方程2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（2）實(shí)驗(yàn)①②中KMnO₄溶液的濃度相等，反應(yīng)時溶液的總體積都是8mL，實(shí)驗(yàn)①中H₂C₂O₄溶液的用量比實(shí)驗(yàn)②少，則實(shí)驗(yàn)①中H₂C₂O₄溶液濃度小于實(shí)驗(yàn)②，濃度越小，反應(yīng)速率越慢，則實(shí)驗(yàn)①中KMnO₄溶液完全褪色時間更長，
故答案為：＞；①②兩組溫度相同，①中H₂C₂O₄溶液濃度小于②；
（3）實(shí)驗(yàn)②和實(shí)驗(yàn)③反應(yīng)物的濃度完全相同，只有溫度不同，則實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄繚舛炔蛔儠r，溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響，
故答案為：探究濃度不變時，溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響；
（4）KMnO₄與H₂C₂O₄反應(yīng)生成硫酸錳，錳離子有催化作用，所以猜想還可能是Mn²⁺對該化學(xué)反應(yīng)起催化作用；要想驗(yàn)證錳離子的催化作用，在做對比實(shí)驗(yàn)時同時加入硫酸錳觀察反應(yīng)速率是否變化即可，不能加氯化錳，因?yàn)槁然�錳會引入氯離子，不能確定錳離子和氯離子誰起作用，
故答案為：Mn²⁺對該化學(xué)反應(yīng)起催化作用；B．

點(diǎn)評 本題考查了條件不同對反應(yīng)速率影響的分析判斷，主要是催化劑、溫度、濃度對反應(yīng)速率的影響探究，注意控制變量法的使用，題目難度中等．