Question

1．甲、乙兩個實驗小組利用KMnO₄酸性溶液與H₂C₂O₄溶液反應研究影響反應速率的因素（化學方程式為：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O）．
（1）請寫出該反應對應的離子方程式（提示：H₂C₂O₄是弱酸）：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
設計實驗方案如下（實驗中所用KMnO₄溶液均已加入H₂SO₄）：
（2）甲組：通過測定單位時間內生成CO₂氣體體積的大小來比較化學反應速率的大�。�
實驗裝置如圖，實驗時分液漏斗中A溶液一次性放下，A、B的成分見表：

序號	T （K）	催化劑用量（g）	A溶液	B溶液
①①	298	0	2mL 0.2mol/L H2C2O4溶液	4mL 0.001mol/L KMnO4溶液
②②	298	0	2mL 0.2mol/L H2C2O4溶液	4mL 0.01mol/L KMnO4溶液
③③	323	0.5	2mL 0.2mol/L H2C2O4溶液	4mL 0.01mol/L KMnO4溶液
④④	298	0.5	2mL 0.2mol/L H2C2O4溶液	4mL 0.01mol/L KMnO4溶液

該實驗探究的是溫度、濃度、催化劑對化學反應速率的影響．在反應停止之前，相同時間內針管中所得CO₂的體積由大到小的順序是③＞④＞②＞①（用實驗序號填空）．
（3）乙組：通過測定KMnO₄溶液褪色所需時間的多少來比較化學反應速率的大�。�取兩支試管對實驗①和②分別進行三次實驗，測得以下實驗數據（從混合振蕩均勻開始計時）：

實驗序號	溶液褪色所需時間t（min）
	第一次	第二次	第三次
①①	6	7	7
②②	14	11	14

實驗②中用KMnO₄的濃度變化來表示該反應平均反應速率計算的表達式$\frac{4×1{0}^{-3}×0.01}{（4+2）×1{0}^{-3}×14}$mol•L^-1•min^-1（表達式中要用題中原始數據，無需算出結果，且假設混合溶液體積可以直接相加）．若不經過計算，直接看表中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應速率的關系是否可行？不可行（填“可行”或“不可行”）．若不可行（若認為可行則下空不填），請設計可以通過直接觀察褪色時間長短來判斷的改進方案取過量且同體積、不同濃度的草酸和同體積同濃度的酸性KMnO₄溶液反應．

Answer 1

分析 （1）根據題中化學方程式改寫成離子方程式；
（2）對比①②實驗可探究濃度對化學反應速率的影響，對比③④實驗可探究溫度對化學反應速率的影響，對比②③實驗可探究催化劑對化學反應速率的影響，據此分析二氧化碳的體積順序；
（3）根據v=$\frac{△c}{△t}$列出表達式；從表中數據可知方法不可行；應該統(tǒng)一有顏色的高錳酸鉀的量，讓草酸過量且濃度不同．

解答 解：（1）題中給出了化學方程式為：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O，要拆的物質有高錳酸鉀、硫酸、硫酸鉀、硫酸錳，離子反應方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（2）對比①②實驗可探究濃度對化學反應速率的影響，②中A溶液的濃度比①中大，化學反應速率大，所得CO₂的體積大，對比③④實驗可探究溫度對化學反應速率的影響，溫度高，化學反應速率快，二氧化碳含量大，對比②③實驗可探究催化劑對化學反應速率的影響，③中使用了催化劑，故相同時間內③實驗中所得二氧化碳最多，
故答案為：溫度、濃度、催化劑；③＞④＞②＞①；
（3）c（KMnO₄）=0.01mol/L，與草酸混合后的濃度為：$\frac{4×1{0}^{-3}L×0.01mol•{L}^{-1}}{（4+2）×1{0}^{-3}L}$，從表中3次時間分析，第2次實驗誤差較大，應舍去這個無效數據，
所以△t=$\frac{14min+14min}{2}$=14min，故v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{4×1{0}^{-3}×0.01}{（4+2）×1{0}^{-3}×14}$mol•L^-1•min^-1；從表中數據可知濃度小的褪色時間反而短，是因為草酸過量，高錳酸鉀的量太少的原因所致，所以不經過計算，直接看表中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應速率的關系，不可行；應該統(tǒng)一有顏色的高錳酸鉀的量，讓草酸過量且濃度不同，
故答案為：$\frac{4×1{0}^{-3}×0.01}{（4+2）×1{0}^{-3}×14}$mol•L^-1•min^-1；不可行；取過量且同體積、不同濃度的草酸和同體積同濃度的KMnO₄酸性溶液反應．

點評 本題考查影響化學反應速率的因素，用控制變量法進行探究，實驗設計這個小題比較新穎，考查學生靈活運用所學知識進行數據分析和處理，有一定難度．