Question

9．已知用硫酸酸化的草酸（H₂C₂O₄）溶液能與KMnO₄溶液反應(yīng)．某化學(xué)小組研究發(fā)現(xiàn)，少量MnSO₄可對(duì)該反應(yīng)起催化作用．為進(jìn)一步研究有關(guān)因素對(duì)該反應(yīng)速率的影響，探究如下：
（1）常溫下，探究不同的初始pH和草酸溶液濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)，則A=2，C=50，E=10

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	溫度	初始pH	0.1mol/L草酸溶液體積/mL	0.01mol/LKMnO4 溶液體積/mL	蒸餾水體積/mL	待測(cè)數(shù)據(jù)（混合液褪色時(shí)間/s）
①	常溫	1	20	50	30	t1
②	常溫	A	B	C	30	t2
③	常溫	2	40	D	E	t3

（2）該反應(yīng)的離子方程式5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂+2Mn²⁺+8H₂O．
（3）若t₁＜t₂，則根據(jù)實(shí)驗(yàn)①和②得到的結(jié)論是其他條件相同時(shí)，溶液的初始pH越小，該反應(yīng)的反應(yīng)速率越快．
（4）小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)每組實(shí)驗(yàn)反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化總是如圖，其中t₁～t₂時(shí)間內(nèi)速率變快的主要原因可能是：
①該反應(yīng)放熱；②產(chǎn)物Mn²⁺是反應(yīng)的催化劑．
（5）化學(xué)小組用滴定法測(cè)定KMnO₄溶液物質(zhì)的量濃度：取ag草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O，摩爾質(zhì)量126g/mol）溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液置于錐形瓶中，加入適量稀H₂SO₄酸化，再用KMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)，重復(fù)滴定三次，平均消耗KMnO₄溶液VmL．滴定到達(dá)終點(diǎn)的現(xiàn)象是：滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液呈淺紫紅色，且30秒內(nèi)不恢復(fù)；實(shí)驗(yàn)中所需的定量?jī)x器有托盤(pán)天平、250mL容量瓶、酸式滴定管（填儀器名稱(chēng)）．該KMnO₄溶液的物質(zhì)的量濃度為$\frac{20a}{63V}$mol/L．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)該實(shí)驗(yàn)探究不同的初始pH和草酸溶液濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，所以KMnO₄的濃度不變，探究外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響，需保證其他條件相同時(shí)來(lái)實(shí)驗(yàn)；
（2）草酸與高錳酸鉀反應(yīng)是錳離子和二氧化碳、水；
（3）實(shí)驗(yàn)①和②只有pH不同，其它條件都相同；
（4）根據(jù)外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響；
（5）草酸反應(yīng)完畢，加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液變?yōu)榧t色，紅色30s內(nèi)不褪去，說(shuō)明滴定到終點(diǎn)；
根據(jù)稱(chēng)量固體用天平、配制溶液用容量瓶、量取液體用滴定管分析；
先求出醋酸的濃度，再由關(guān)系式2KMnO₄～5H₂C₂O₄計(jì)算．

解答 解：（1）根據(jù)該實(shí)驗(yàn)探究不同的初始pH和草酸溶液濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，實(shí)驗(yàn)要求控制KMnO₄溶液初始濃度相同，則KMnO₄溶液的體積為50mL，總體積為100mL，則C=50，D=50，B=20，E=10，探究外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響，需保證其他條件相同，則①與②的pH不同，②與③的草酸濃度不同，
則A=2，
故答案為：2；50；10；
（2）草酸與高錳酸鉀反應(yīng)是錳離子和二氧化碳、水，其反應(yīng)的離子方程式為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；
故答案為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；
（3）實(shí)驗(yàn)①和②只有pH不同，其它條件都相同，而且t₁＜t₂，說(shuō)明其他條件相同時(shí)，溶液的初始pH越小，該反應(yīng)的反應(yīng)速率越快；
故答案為：其他條件相同時(shí)，溶液的初始pH越小，該反應(yīng)的反應(yīng)速率越快；
（4）對(duì)于該反應(yīng)，影響化學(xué)反應(yīng)的速率只有溫度和催化劑，所以反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化總是如圖，其中t₁～t₂時(shí)間內(nèi)速率變快的主要原因可能是：反應(yīng)放熱，溫度升高或產(chǎn)物Mn²⁺是反應(yīng)的催化劑；
故答案為：該反應(yīng)放熱；產(chǎn)物Mn²⁺是反應(yīng)的催化劑；
（5）高錳酸鉀本身有顏色，故不需要另加指示劑，草酸反應(yīng)完畢，加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液變?yōu)榧t色，紅色30s內(nèi)不褪去，說(shuō)明滴定到終點(diǎn)；
稱(chēng)量固體用托盤(pán)天平、配制250ml溶液用250mL容量瓶、量取KMnO₄溶液和草酸溶液用到酸式滴定管；
c（草酸）=$\frac{\frac{ag}{126g/mol}}{0.25L}$=$\frac{4a}{126}$mol/L
由關(guān)系式   2KMnO₄ ～5H₂C₂O₄
           2            5
   cmol•L^-1×V×10^-3L   $\frac{4a}{126}$mol/L×25×10^-3mol
c=$\frac{\frac{4a}{126}×25×1{0}^{-3}×\frac{2}{5}}{V×1{0}^{-3}}$mol/L=$\frac{20a}{63V}$mol/L，
故答案為：加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液變?yōu)榧t色，且30s內(nèi)紅色不褪去；托盤(pán)天平、250mL容量瓶、（酸式）滴定管；$\frac{20a}{63V}$；

點(diǎn)評(píng) 本題主要結(jié)合實(shí)驗(yàn)考查了影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，題目難度中等，注意溫度、濃度、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，在探究外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)，必須保證其他影響反應(yīng)速率的條件一致．