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)行了酸性高錳酸鉀與草酸的反應(yīng)，記錄以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)編號	實(shí)驗(yàn)溫度	試管中所加試劑及其用量 / mL				溶液褪至無色所需時(shí)間/ min
		0.6mol/L H2C2O4 溶液	H2O	3mol/L H2SO4 稀溶液	0.05mol/L KMnO4溶液
①	25	3.0	V1	2.0	3.0	1.5
②	25	2.0	3.0	2.0	3.0	2.7
③	50	2.0	V2	2.0	3.0	1.0

(1)請寫出該反應(yīng)的離子方程式_________，當(dāng)該反應(yīng)以表中數(shù)據(jù)反應(yīng)完全時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為_______NA；

(2)V1=________ mL；

(3)根據(jù)上表中的實(shí)驗(yàn)①、②數(shù)據(jù)，可以得到的結(jié)論是________。

(4)探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，應(yīng)選擇________(填實(shí)驗(yàn)編號)；

(5)該小組同學(xué)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)繪制了n(Mn 2+)隨時(shí)間變化的趨勢如圖所示，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(Mn 2+)隨時(shí)間變化的實(shí)際趨勢如圖所示。

該小組同學(xué)根據(jù)如圖所示信息提出了新的假設(shè)，并設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)方案繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

實(shí)驗(yàn)編號	實(shí)驗(yàn)溫度/℃	試管中所加試劑及其用量				再加入某種固體	溶液褪至無色所需時(shí)間 / min
④	25	0.6mol/L H2C2O4	H2O	3mol/L H2SO4	0.05mol/L KMnO4溶液
		2.0	3.0	2.0	3.0	MnSO4	t

①小組同學(xué)提出的假設(shè)是_________。

②若該小組同學(xué)提出的假設(shè)成立，應(yīng)觀察到_______________________現(xiàn)象。

Answer 1

【答案】2MnO4-+5H2C2O4+6H＋=2Mn2＋+10CO2↑+8H2O 0.00075 2.0 其他條件相同時(shí)，反應(yīng)物濃度減小，反應(yīng)速率減慢 ②、③ Mn2+對該反應(yīng)有催化作用 褪色時(shí)間變短

【解析】

(1)酸性高錳酸鉀與草酸的反應(yīng)生成CO2、Mn2+和H2O，結(jié)合電荷守恒、原子守恒和電子守恒配平書寫離子方程式，分析圖表數(shù)據(jù)n(KMnO4)=0.05mol/L×0.003L=0.00015mol，n(H2C2O4)=0.6mol/L×0.003L=0.0018mol，結(jié)合化學(xué)方程式定量關(guān)系分析判斷，高錳酸鉀完全反應(yīng)，據(jù)此計(jì)算電子轉(zhuǎn)移總數(shù)；

(2)探究H2C2O4溶液濃度對反應(yīng)速率的影響，則必須保證其他影響反應(yīng)速率的因素是相同的；

(3)實(shí)驗(yàn)①和②除H2C2O4溶液濃度不同，其它均相同；

(4)實(shí)驗(yàn)②和③除溫度不同，其它均相同；

(5)①由圖乙可知反應(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若反應(yīng)加快，說明Mn2+是催化劑，反應(yīng)過程中溶液褪色時(shí)間減少。

(1)酸性高錳酸鉀與H2C2O4的反應(yīng)生成CO2、Mn2+和H2O，結(jié)合電子守恒、電荷守恒、原子守恒，可得配平的離子方程式為：2MnO4-+5H2C2O4+6H＋=2Mn2＋+10CO2↑+8H2O，分析圖表數(shù)據(jù)n(KMnO4)=0.05mol/L×0.003L=0.00015mol，n(H2C2O4)=0.6mol/L×0.003L=0.0018mol，結(jié)合化學(xué)方程式定量關(guān)系分析判斷，高錳酸鉀完全反應(yīng)，據(jù)此計(jì)算電子轉(zhuǎn)移總數(shù)=0.00015mol×(7-2)×NA=7.5×10-4NA；

(2)探究H2C2O4溶液濃度對反應(yīng)速率的影響，必須保證其他影響反應(yīng)速率的因素是相同的，而由實(shí)驗(yàn)②可知，H2C2O4溶液、H2O、KMnO4溶液和稀硫酸的體積和為10.0mL，由于須保證KMnO4 溶液的濃度相同，故V1=2.0mL；

(3)由實(shí)驗(yàn)①和②數(shù)據(jù)可知，H2C2O4溶液濃度不同，說明探究濃度對反應(yīng)速率的影響，可知其他條件不變，增大反應(yīng)物的濃度，加快反應(yīng)速率；

(4)由實(shí)驗(yàn)②和③數(shù)據(jù)可知，除溫度不同，其它均相同，說明探究溫度對反應(yīng)速率的影響，故應(yīng)該選擇②③；

(5)①由圖乙可知反應(yīng)開始后速率增大較快，說明Mn2+對該反應(yīng)起催化劑的作用；

②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1.5min，從而說明Mn2+是催化劑。