Question

【題目】某化學小組選用酸性高錳酸鉀溶液和草酸(H2C2O4)溶液，探究外界條件對化學反應速率的影響，進行了如下三組實驗：[實驗內容及記錄]

已知：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O

實驗 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
	_mol·L-1H2C2O4溶液	H2O	0.05 mol·L-1KMnO4溶液	3 mol·L-1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

請回答：

(1)[實驗原理]_____________(寫離子方程式)。

(2)為完成實驗目的，H2C2O4溶液的物質的量濃度不低于________。

(3)根據上表中的實驗數據，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1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如圖2所示。該小組同學根據圖2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。

實驗 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MnSO4	室溫下溶液顏色褪至無色所需時間/min
	__mol·L-1 H2C2O4溶液	H2O	0.05 mol·L-1 KMnO4溶液	3 mol·L-1 稀硫酸
4	3.0	1.0	4.0	2.0	0.1 g	t

若該小組同學提出的假設成立，應觀察到的現象_____________。

Answer 1

【答案】2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O 0.5 mol/L 其他條件相同時，增大H2C2O4濃度(或反應物濃度)，反應速率增大 生成物中的MnSO4為該反應的催化劑(或Mn2+對該反應有催化作用) 與實驗1比較，溶液褪色所需時間短[或所用時間(t)小于4.0 min]

【解析】

(1))酸性高錳酸鉀溶液既有氧化性，草酸(H2C2O4)具有還原性，二者在溶液中發生氧化還原反應產生Mn2+、CO2及H2O，反應的離子方程式為：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；

(2)高錳酸鉀的物質的量為n(KMnO4)=cV=0.05 mol/L×0.004 L=0.0002 mol，根據方程式2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，可知需要消耗H2C2O4的物質的量至少為n(H2C2O4)=0.0002 mol×=0.0005 mol，在實驗③中要保證高錳酸鉀完全反應，則需要草酸溶液物質的量濃度至少c(H2C2O4)==0.5 mol/L；

(3)從表中數據可知改變的條件是H2C2O4溶液的濃度；其他條件相同時，增大H2C2O4溶液的濃度，溶液褪色時間越短，說明反應速率增大；

(4)①由圖乙可知反應開始后速率增大的比較快，說明生成物中的MnSO4(或Mn2+)為該反應的催化劑(或Mn2+對該反應有催化作用)；

②與實驗1作對比實驗，則實驗1未加硫酸錳，實驗4加入了硫酸錳，硫酸錳能夠加快反應速率，縮短反應時間，若該小組同學提出的假設成立，由于實驗1褪色時間是4 min，則實驗實驗4溶液褪色的時間小于4 min，從而說明Mn2+是催化劑。