Question

【題目】某小組利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反應來探究“條件對化學反應速率的影響”，實驗時，先分別量取兩種溶液，然后倒入試管中迅速振蕩混合均勻，開始計時，通過測定褪色所需時間來判斷反應的快慢。該小組設計了如下方案，其中t3 <t2 <t1：

實驗編號	H2C2O4溶液		酸性KMnO4溶液		溫度 （℃）	溶液顏色褪至無色所需時間（s）
	濃度（mol/L）	體積（mL）	濃度（mol/L）	體積（mL）
①	0.10	2.0	0.01	4.0	25	t1
②	0.20	2.0	0.01	4.0	25	t2
③	0.20	2.0	0.01	4.0	50	t3

請回答：

（1）已知反應后H2C2O4轉化為CO2逸出，KMnO4轉化為MnSO4，每消耗1molH2C2O4轉移_______mol電子。當觀察到紫色剛好褪去，參加反應的H2C2O4和KMnO4的物質的量之比為n(H2C2O4)∶n(KMnO4)=_________。

（2）實驗①測得KMnO4溶液的褪色時間為t1=40s，忽略混合前后溶液體積的變化，這段時間內平均反應速率υ(KMnO4)＝___________mol/(L·min)。

（3）根據表中的實驗②和實驗③數據，可以得到的結論是__________________________。

（4）該小組同學根據經驗繪制了n(Mn2+)隨時間變化趨勢的示意圖，如圖a所示。但有同學查閱已有的實驗資料發現，該實驗過程中n(Mn2+)隨時間變化的趨勢應當如圖b所示：

該小組同學根據圖b所示信息提出了新的假設，并繼續進行實驗探究。

①該小組同學提出的假設是__________________________________________。

②請你幫助該小組同學完成實驗方案，并填寫表中空白．

實驗編號	H2C2O4溶液		酸性KMnO4溶液		溫度 （℃）	向試管中加入少量固體	溶液顏色褪至無色所需時間（s）
	濃度（mol/L）	體積（mL）	濃度（mol/L）	體積（mL）
④	0.20	2.0	0.01	4.0	50	_____	t4

③若該小組同學提出的假設成立，應觀察到的現象是___________________________。

Answer 1

【答案】25：20.01其他條件不變，升高溫度，反應速率增大Mn2+對反應起催化作用MnSO4溶液顏色褪至無色更快，所需時間t4<t3

【解析】

（1）H2C2O4中碳元素的化合價為+3價，若在反應中轉化為CO2，則碳元素的化合價由+3升高到+4，則每消耗1molH2C2O4轉移2×（4-3）mol電子；在反應中KMnO4轉化為MnSO4，由得失電子數目守恒可得反應方程式：2MnO4-＋5H2C2O4＋6H+===2Mn2+＋10CO2↑+8H2O，則參加反應的H2C2O4和KMnO4的物質的量之比為5:2，故答案為：2、5：2；

（2）在實驗①中，KMnO4溶液的初始濃度為：0.01mol/L×4.0ml÷6ml=mol/L，40s后溶液褪色，說明KMnO4被消耗完，變化的濃度也是mol/L，則其反應速率為：mol/L÷min=0.01mol/L，故答案為：0.01；

（3）由實驗②和實驗③對比可知，兩者反應的濃度相同，反應的溫度不同，實驗③中溶液褪色時間較短，說明反應速率較快，則可得結論：其他條件不變，升高溫度，反應速率增大；

（4）①由圖b的曲線可得，反應開始后化學反應速率增大較快，說明生成物中MnSO4對反應有催化作用，故答案為：Mn2+對反應起催化作用；

②要驗證假設，需進行對照實驗，由表中數據可知可與實驗③進行對比，在其它條件相同時，加入MnSO4固體即可，故答案為：MnSO4；

③若該小組同學提出的假設成立，Mn2+對該反應有催化作用，則反應速率加快，溶液褪色的時間縮短，故答案為：溶液顏色褪至無色更快，所需時間t4<t3。