Question

【題目】某化學(xué)小組為了研究外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

（實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及記錄）

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間 / min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	3 mol/L 稀硫酸	0.05mol/L KMnO4溶液
1	3.0	2.0	2.0	3.0	1.5
2	2.0	3.0	2.0	3.0	2.7
3	1.0	4.0	2.0	3.0	3.9

請回答：

(1)寫出以上反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________________________

(2)根據(jù)上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到的結(jié)論是______________________________________________。

(3)利用實(shí)驗(yàn)1中數(shù)據(jù)計(jì)算，若用KMnO4的濃度變化表示的反應(yīng)速率為：υ(KMnO4) = ___________。

(4)該小組同學(xué)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)繪制了n(Mn2+) 隨時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該小組同學(xué)提出的假設(shè)是____________________________________________________。

②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間 / min
	0.6 mol/L 2C2O4溶液	H2O	3 mol/L 稀硫酸	0.05 mol/L KMnO4溶液
4	3.0	2.0	2.0	3.0	_____	t

③若該小組同學(xué)提出的假設(shè)成立，應(yīng)觀察到的現(xiàn)象是_____________________。

Answer 1

【答案】2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 === K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑ + 8H2O 其他條件相同時，增大H2C2O4濃度(或反應(yīng)物濃度)，反應(yīng)速率增大 0.04 mol / (L·min) 生成物中的MnSO4為該反應(yīng)的催化劑(或Mn2+對該反應(yīng)有催化作用) MnSO4 與實(shí)驗(yàn)1比較，溶液褪色所需時間短,或：所用時間(t)小于1.5min

【解析】

(1)本題的實(shí)驗(yàn)原理是酸性高錳酸鉀氧化草酸,酸性高錳酸鉀褪色生成二價錳離子,草酸中的C被氧化為二氧化碳；

(2)從表中數(shù)據(jù)可以知道改變的條件是H2C2O4溶液的濃度,根據(jù)H2C2O4溶液濃度不同對反應(yīng)速率的影響進(jìn)行解答；

(3)先根據(jù)H2C2O4和高錳酸鉀的物質(zhì)的量判斷過量,然后根據(jù)不足量及反應(yīng)速率表達(dá)式計(jì)算出反應(yīng)速率；
(4)①由圖乙可以知道反應(yīng)開始后錳離子濃度增大,反應(yīng)速率增加的比較快,所以探究的是硫酸錳在反應(yīng)中的作用;
②作對比實(shí)驗(yàn)時，除了加入硫酸錳不同外,其它量完全相同，據(jù)此進(jìn)行解答；
③若反應(yīng)加快，說明硫酸錳(Mn2+)是催化劑，反應(yīng)過程中溶液褪色時間減少。

(1)本題的實(shí)驗(yàn)原理是酸性高錳酸鉀氧化草酸,酸性高錳酸鉀褪色生成二價錳離子,草酸中的C被氧化為二氧化碳,化學(xué)方程式為:2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑ + 8H2O；

(2)從表中數(shù)據(jù)可以知道改變的條件是H2C2O4溶液濃度;其他條件相同時，增大H2C2O4濃度,反應(yīng)速率增大；
(3)草酸的物質(zhì)的量為:0.6mol/L×0.003L=0.0018mol，高錳酸鉀的物質(zhì)的量為:0.2mol/L×0.003L=0.0006mol,草酸和高錳酸鉀的物質(zhì)的量之比為:0.0018mol：0.0006mol=3:1,顯然草酸過量,高錳酸鉀完全反應(yīng),混合后溶液中高錳酸鉀的濃度為:0.2mol/L×0.003L÷(3+2+2+3)×10-3L=0.06mol/L,這段時間內(nèi)平均反應(yīng)速率υ(KMnO4) =0.06mol/L÷1.5min=0.04mol/(L.min)；

(4)①由圖乙可以知道反應(yīng)開始后速率增大的比較快，說明生成物中的MnSO4(或Mn2+)為該反應(yīng)的催化劑；
②與實(shí)驗(yàn)1作對比實(shí)驗(yàn)，則加入的硫酸錳的量不同，其它條件必須相同，所以加入的少量固體為MnSO4；
③若該小組同學(xué)提出的假設(shè)成立，則反應(yīng)速率加快，溶液褪色的時間小于1.5min，從而說明MnSO4(或Mn2+)為該反應(yīng)的催化劑。