Question

【題目】某小組利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反應(yīng)來探究“外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響”，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn) 編號	室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL				室溫下溶液顏色褪至無色所需時(shí)間/min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
1	3.0	4.0	1.0	2.0	6.4
2	3.0	2.0	3.0	2.0	4.0
3	1.0	a	3.0	2.0	5.6
4

請回答：

（1）已知KMnO4酸性溶液與H2C2O4溶液反應(yīng)有CO2生成，用化學(xué)方程式表示該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理________________________________________。

（2）a=______，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2、3的目的是______________________

（3）利用實(shí)驗(yàn)2中數(shù)據(jù)計(jì)算，用KMnO4的濃度變化表示的反應(yīng)速率為v(KMnO4)＝____________。

（4）該小組同學(xué)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)繪制了n(Mn2＋)隨時(shí)間變化趨勢的示意圖，如圖1所示。但有同學(xué)查閱已有的實(shí)驗(yàn)資料發(fā)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)過程中n(Mn2＋)隨時(shí)間變化的趨勢應(yīng)如圖2所示。該小組同學(xué)根據(jù)圖2所示信息提出了新的假設(shè)，并繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

　

①該同學(xué)繪制圖1的依據(jù)是________________________________________

②該小組同學(xué)提出的假設(shè)是_________________________________________

③請你幫助該小組同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)方案，并填寫表中空白。

實(shí) 驗(yàn) 編 號	室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL				再向試 管中加 入少量 固體	室溫下 溶液顏 色褪至 無色所 需時(shí)間 /min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
4	3.0	2.0	3.0	2.0		t

④若該小組同學(xué)提出的假設(shè)成立，則其依據(jù)是__________________________________

Answer 1

【答案】 2KMnO4 + 5H2C2O4 +3H2SO4 =2MnSO4 + K2SO4 +10CO2↑ +8H2O 4.0 探究H2C2O4 濃度對反應(yīng)速率的影響 0.015 mol/(L·min) 隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度逐漸減小，速率降低 生成的Mn2+起催化作用，加快反應(yīng) MnSO4

【解析】（1）酸性高錳酸鉀溶液可以將草酸氧化為二氧化碳，本身被還原為Mn2+，所以反應(yīng)為：2KMnO4 + 5H2C2O4 +3H2SO4 =2MnSO4 + K2SO4 +10CO2↑ +8H2O。

（2）對于實(shí)驗(yàn)2、3可以看出，其他反應(yīng)物相同，只有草酸用量發(fā)生變化，所以這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)探究的是H2C2O4 濃度對反應(yīng)速率的影響，因此實(shí)驗(yàn)中必須保證硫酸和高錳酸鉀的濃度不變，所以必須保證總體積是相等的。實(shí)驗(yàn)2的總體積為10mL，所以實(shí)驗(yàn)3總體積也是10mL，計(jì)算可得a=4.0mL。

（3）實(shí)驗(yàn)2中高錳酸鉀的初始濃度為0.2 mol/L × 3 mL÷ 10 mL = 0.06 mol/L，溶液褪色代表高錳酸鉀被完全反應(yīng)，所以速率為0.06 mol/L ÷ 4 min = 0.015 mol/(L·min)。

（4）①隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度逐漸減小，反應(yīng)速率應(yīng)該逐漸降低，所以圖像中n(Mn2＋)隨時(shí)間變化的趨勢越來越平緩，最后保持不變。

②該反應(yīng)速率先加快后減慢，所以可以假設(shè)是反應(yīng)生成的Mn2+對反應(yīng)起到了催化作用，導(dǎo)致反應(yīng)加快，反應(yīng)后期反應(yīng)物的濃度減小，所以反應(yīng)減慢。

③本實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證Mn2+對反應(yīng)可以起到催化作用，所以加入少量的硫酸錳固體。

④若假設(shè)成立，則反應(yīng)加快，褪色用的時(shí)間應(yīng)該小于4min。