Question

2．某小組擬用含稀硫酸的KMnO₄溶液與H₂C₂O₄溶液（弱酸）的反應(yīng)（此反應(yīng)為放熱反應(yīng)）來(lái)探究“條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響”，并設(shè)計(jì)了如表的方案記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果（忽略溶液混合體積變化）．限選試劑和儀器：0.20 mol/LH₂C₂O₄溶液、0.010mol/L KMnO₄溶液（酸性）、蒸餾水、試管、量筒、秒表、恒溫水浴槽

物理量 編號(hào)	V（0.20 mol/L H2C2O4溶液）/mL	V（蒸餾水）/mL	V（0.010mol/L KMnO4溶液）/mL	M（MnSO4 固體）/g	T/℃	乙
①	2.0	0	4.0	0	50
②	2.0	0	4.0	0	25
③	1.0	a	4.0	0	25
④	2.0	0	4.0	0.1	25

回答下列問題：
（1）完成上述反應(yīng)原理的化學(xué)反應(yīng)方程式：5H₂C₂O₄+2KMnO₄+3H₂SO₄═10CO₂↑+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O
（2）上述實(shí)驗(yàn)①②是探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響；若上述實(shí)驗(yàn)②③是探究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，則 a為1.0；乙是實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量，則表格中“乙”應(yīng)填寫t溶液褪色時(shí)間/s．上述實(shí)驗(yàn)②④是探究催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響．
（3）已知草酸為二元弱酸，其兩級(jí)的電離方程式分別為：H₂C₂O₄?HC₂O₄^-+H⁺、HC₂O₄^-?C₂O₄^2-+H⁺；
（4）為了觀察紫色褪去，草酸與高錳酸鉀初始的物質(zhì)的量需要滿足的關(guān)系
n（H₂C₂O₄）：n （KMnO₄）最小為：2.5（或5：2）．

Answer 1

分析 （1）酸性高錳酸鉀是用稀硫酸酸化，混合溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，KMnO₄被還原為MnSO₄，H₂C₂O₂被氧化為CO₂，根據(jù)得失電子數(shù)守恒和原子守恒寫出反應(yīng)方程式；
（2）當(dāng)探究某一種因素對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)，必須保持其他影響因素一致；要探究H₂C₂O₄溶液濃度不同對(duì)反應(yīng)速率的影響，則加入的H₂C₂O₄溶液的體積不同，但反應(yīng)體積溶液的總體積需相同，故應(yīng)加入蒸餾水來(lái)確保溶液的總體積均為6mL；要準(zhǔn)確描述反應(yīng)速率的快慢，必須準(zhǔn)確測(cè)得溶液褪色時(shí)間的長(zhǎng)短；④中加了MnSO₄固體，錳離子對(duì)該反應(yīng)起催化作用；
（3）草酸是二元弱酸，應(yīng)分步電離；
（4）為了觀察到紫色褪去，草酸應(yīng)該稍微過(guò)量．

解答 解：（1）酸性高錳酸鉀是用稀硫酸酸化，H₂SO₄、KMnO₄與H₂C₂O₂發(fā)生反應(yīng)，KMnO₄被還原為MnSO₄，化合價(jià)降低5價(jià)，H₂C₂O₂被氧化為CO₂，每個(gè)C原子的化合價(jià)升高1價(jià)，1個(gè)H₂C₂O₂升高2價(jià)，則高錳酸鉀與草酸計(jì)量數(shù)之比為2：5，根據(jù)原子守恒配平可得：5H₂C₂O₄+2KMnO₄+3H₂SO₄═10CO₂↑+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O，
故答案為：5H₂C₂O₄+2KMnO₄+3H₂SO₄═10CO₂↑+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O；
（2）當(dāng)探究某一種因素對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)，必須保持其他影響因素一致，通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)①②的反應(yīng)條件可知，實(shí)驗(yàn)①②可探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響；實(shí)驗(yàn)②③中的H₂C₂O₄溶液的加入體積不同，故要探究H₂C₂O₄溶液濃度不同對(duì)反應(yīng)速率的影響，但反應(yīng)體積溶液的總體積需相同，故應(yīng)加入蒸餾水來(lái)確保溶液的總體積均為6.0mL，則a的值為1.0；要準(zhǔn)確描述反應(yīng)速率的快慢，必須準(zhǔn)確測(cè)得溶液褪色時(shí)間的長(zhǎng)短，故乙要測(cè)量的物理量是溶液褪色的時(shí)間（t溶液褪色時(shí)間/s）；其他條件相同，④中加了MnSO₄固體，錳離子對(duì)該反應(yīng)起催化作用，則②④探究的是催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響，
故答案為：溫度；1.0；t溶液褪色時(shí)間/s；催化劑；
（3）草酸（H₂C₂O₄）是一種二元弱酸，分步電離，電離方程式為H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-，
故答案為：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-；
（4）高錳酸鉀和草酸反應(yīng)方程式為5H₂C₂O₄+2KMnO₄+3H₂SO₄═10CO₂↑+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O，為了觀察到紫色褪去，草酸應(yīng)該稍微過(guò)量，所以n（H₂C₂O₄）：n（KMnO₄）≥2.5，
故答案為：2.5（或5：2）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了弱酸的電離方程式書寫、氧化還原反應(yīng)方程式書寫以及影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的實(shí)驗(yàn)探究，對(duì)于影響反應(yīng)速率的因素的探究，應(yīng)注意的是當(dāng)探究某一種因素對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)，必須保持其他影響因素一致，難度中等．