Question

草酸（H₂C₂O₄）溶液與酸性KMnO₄溶液反應時，溶液褪色總是先慢后快．某學習小組結合化學反應原理提出猜想與假設，并設計了一系列實驗進行探究．
實驗Ⅰ：在2支試管中分別加入5mL等濃度的H₂C₂O₄溶液，在其中一支試管中先加入少量MnSO₄固體，再各加入5滴0.1mol?L^-1KMnO₄溶液．記錄溶液褪色時間，如表1：
【表1】

試管	未加MnSO4的試管	加有MnSO4的試管
褪色時間	30s	2s

實驗Ⅱ：另取2支試管分別加入5mL等濃度的H₂C₂O₄溶液，在其中一支試管中先加入10滴稀硫酸，再各加入5滴0.1mol?L^-1 KMnO₄溶液．記錄溶液褪色時間，如表2：
【表2】

試管	未滴加稀硫酸的試管	滴加了稀硫酸的試管
褪色時間	100s	90s

實驗Ⅲ：另取3支試管分別加入5mL等濃度H₂C₂O₄溶液，然后在試管中先分別加入10滴、1mL、2mL稀硫酸溶液，再各加入5滴0.1mol?L^-1KMnO₄溶液，然后置于溫度為65℃的水浴中加熱．記錄溶液褪色時間，如表3：
【表3】

試管	滴入10滴稀硫酸的試管	加入1mL稀硫酸的試管	加入2mL稀硫酸的試管
褪色時間	70s	100s	120s

（1）實驗Ⅰ得出的結論是

 

．
（2）比較實驗Ⅱ、Ⅲ得出的結論正確的是：

 

．
①溫度對該反應速率有影響
②硫酸對草酸和KMnO₄溶液的反應有影響
③加入少量硫酸，可促進草酸和KMnO₄溶液反應，而加入大量硫酸，反應速率比較小
④在酸性范圍內(nèi)，pH值越小對反應越有利
（3）寫出草酸溶液與酸性KMnO₄溶液反應的離子方程式：

 

．實驗室利用該反應標定未知濃度H₂C₂O₄溶液，滴定終點的現(xiàn)象是：溶液顏色

 

，且30s不改變．滴定完成后仰視讀取KMnO₄溶液體積會導致測得H₂C₂O₄溶液的濃度

 

（選填：偏大、偏小、無影響）．
（4）有同學根據(jù)查閱的資料提出KMnO₄溶液氧化H₂C₂O₄的反應歷程為：
Mn（ⅤⅡ）

Mn2+

Mn（Ⅵ）

Mn2+

Mn（Ⅳ）

Mn2+

Mn（Ⅲ）

C2O42-

Mn（C₂O₄）_n^3-2n→Mn²⁺+CO₂↑
上述實驗中，實驗

 

可證明這個歷程是可信的．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計,探究溫度、壓強對化學反應速率的影響

專題：實驗設計題

分析：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，有硫酸錳的溶液褪色時間短，反應速率快，沒有硫酸錳的溶液褪色時間長、反應速率慢；
（2）根據(jù)對比實驗中不同物理量確定褪色時間長短，從而確定反應速率的影響因素；
（3）酸性條件下，高錳酸鉀具有強氧化性，能氧化還原性物質，所以草酸和高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應生成硫酸錳、二氧化碳和水，導致溶液褪色；
滴定完成后仰視讀取KMnO₄溶液體積會導致高錳酸鉀溶液體積偏大；
（4）根據(jù)流程圖知，酸性高錳酸鉀被還原生成二價錳離子，導致溶液褪色，且反應開始時高錳酸根離子被錳離子還原．

解答： 解：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，有硫酸錳的溶液褪色時間短，反應速率快，沒有硫酸錳的溶液褪色時間長、反應速率慢，說明硫酸錳作催化劑而加快反應速率，故答案為：Mn²⁺（或硫酸錳）在反應中起到催化劑的作用，加快了反應速率[或需要Mn²⁺（硫酸錳）作催化劑]；
（2）①根據(jù)實驗II、III知，溫度不同其褪色時間不同，說明溫度對該反應速率有影響，故正確；
②根據(jù)實驗III知，混合溶液中硫酸濃度不同其褪色時間不同，說明硫酸對草酸和KMnO₄溶液的反應有影響，故正確；
③根據(jù)實驗III知，加入少量硫酸，可促進草酸和KMnO₄溶液反應，褪色時間變短，而加入大量硫酸，反應速率比較小，褪色時間加長，故正確；
④根據(jù)實驗三知，在酸性范圍內(nèi)，pH值越小褪色時間越長，則對反應越不利，故錯誤；
故答案為：①②③；
（3）酸性條件下，高錳酸鉀具有強氧化性，能氧化還原性物質，所以草酸和高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應生成硫酸錳、二氧化碳和水，離子方程式為5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，導致溶液褪色，所以當溶液由無色變?yōu)樽霞t色且半分鐘內(nèi)不變色時，說明達到滴定終點；
滴定完成后仰視讀取KMnO₄溶液體積會導致高錳酸鉀溶液體積偏大，則導致測定溶液濃度偏大；
故答案為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；從無色變?yōu)闇\紫紅色；偏大；
（4）根據(jù)流程圖知，酸性高錳酸鉀被還原生成二價錳離子，導致溶液褪色，且開始時既有錳離子參加反應，只有實驗I中加入硫酸錳，所以實驗I可證明這個歷程是可信的，故答案為：I．

點評：本題考查探究反應速率的影響因素，側重考查學生實驗操作、觀察、分析能力，知道物質的性質是設計實驗的依據(jù)，利用對比方法進行實驗并得出正確結論，題目難度中等．