Question

【題目】某化學(xué)小組選用酸性高錳酸鉀溶液和草酸溶液，探究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，進(jìn)行了如下了三組實(shí)驗(yàn)：[實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及記錄]

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	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
	mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.05mol/L KMnO4溶液	3 mol/L稀硫酸
1	3.0	1.0	4.0	2.0	4.0
2	2.0	2.0	4.0	2.0	5.2
3	1.0	3.0	4.0	2.0	6.4

請(qǐng)回答：

（1）[實(shí)驗(yàn)原理]　_________________________________________（寫離子方程式）

（2）為完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/span>H2C2O4溶液的物質(zhì)的量濃度不低于__________________

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

（4）利用實(shí)驗(yàn)1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)＝______ 。

（5）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(shì)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(shì)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(qǐng)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(hào)	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
	_____mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.05mol/L KMnO4溶液	3 mol/L稀硫酸
4	3.0	1.0	4.0	2.0				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】 2MnO4-＋5H2C2O4＋6H+=== 2Mn2+＋10CO2↑＋8H2O 0.5mol/L 其他條件相同時(shí)，增大H2C2O4濃度（或反應(yīng)物濃度），反應(yīng)速率增大 0.005mol / (L·min) 生成物中的MnSO4為該反應(yīng)的催化劑（或Mn2+對(duì)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(shí)間短或所用時(shí)間（t）小于4.0min

【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(jià)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，故答案為：2KMNO4+5H2C2O4+3H2SO4═K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O；

(2)高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.05molL-1×0.004L=0.0002mol，根據(jù)方程式2KMNO4+5H2C2O4+3H2SO4═K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O，H2C2O4的物質(zhì)的量至少為0.0002mol×=0.0005mol，在實(shí)驗(yàn)③中要保證高錳酸鉀完全反應(yīng)，物質(zhì)的量濃度至少為=0.5mol/L，故答案為：0.5mol/L；

(3)從表中數(shù)據(jù)可知改變的條件是H2C2O4溶液的濃度；其他條件相同時(shí)，增大H2C2O4溶液的濃度，反應(yīng)速率增大，故答案為：其他條件相同時(shí)，增大H2C2O4溶液的濃度，反應(yīng)速率增大；

(4)實(shí)驗(yàn)1中，高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.05molL-1×0.004L=0.0002mol，混合后高錳酸鉀的物質(zhì)的量濃度為=0.02mol/L，因此v(KMnO4)==0.005mol / (L·min) ，故答案為：0.005mol/(Lmin)；

(5)①由圖乙可知反應(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，故答案為：生成物中的MnSO4為該反應(yīng)的催化劑(或Mn2+對(duì)該反應(yīng)有催化作用)；

②與實(shí)驗(yàn)1作對(duì)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，故答案為：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(shí)間小于4min，從而說明Mn2+是催化劑，故答案為：與實(shí)驗(yàn)1比較，溶液褪色所需時(shí)間短(或所用時(shí)間(t)小于4min)。