Question

【題目】某化學實驗小組用酸性 KMnO4 溶液和草酸（H2C2O4）溶液反應，研究外界條件對反應速率的影響，實驗操作及現象如下：

編號	實驗操作	實驗現象
I	向一支試管中先加入 1 mL 0.01 mol/L 酸 性 KMnO4 溶液，再加入 1 滴 3 mol/L 硫酸和 9 滴蒸餾水，最后加入 1 mL 0.1 mol/L草酸溶液	前 10 min 內溶液紫色無明顯變化，后顏色逐漸變淺， 30 min 后幾乎變為無色
II	向另一支試管中先加入 1 mL 0.01 mol/L 酸性 KMnO4 溶液，再加入 10 滴 3 mol/L硫酸，最后加入 1 mL 0.1 mol/L 草酸溶液	80 s 內溶液紫色無明顯變 化，后顏色迅速變淺，約 150 s 后幾乎變為無色

（1）補全高錳酸鉀與草酸反應的離子方程式：5H2C2O4 + 2MnO4- + 6H+ =2Mn2+ +_____+_____

（2）由實驗 I、II 可得出的結論是_____。

（3）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所示信息關于實驗II中80 s后溶液顏色迅速變淺的原因，該小組提出了猜想提出了新的猜想，并繼續進行實驗探究。

Ⅰ．該小組同學提出的猜想是_____。

Ⅱ．請你幫助該小組同學完成實驗方案，并填寫表中空白。

（實驗內容及記錄）（H2C2O4 溶液足量）

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固體	室溫下溶液顏色褪至無色所需時間 / min
	0.1 mol/L H2C2O4 溶液	0.01 mol/L KMnO4 溶液	3 mol/L 稀硫酸
1	1.0	1.0	10 滴	無	150S
2	1.0	1.0	10 滴	_____	t

Ⅲ．若該小組同學提出的猜想成立，則 t______“>”“＜”“=”） 150S應觀察到的現象是_____。

（4）該小組擬采用如圖所示的實驗方案繼續探究外界條件對反應速率的影響。

① 他們擬研究的影響因素是_____。

② 你認為他們的實驗方案_____（填“合理”或“不合理”），理由是_________。

Answer 1

【答案】10CO2↑ 8H2O 其他條件相同時，H＋（或硫酸）濃度越大，反應速率越快 該反應中生成的Mn2＋對反應有催化作用 再加入10滴3 mol·L－1硫酸，然后加入少量MnSO4固體 < 加入草酸溶液后，溶液紫色迅速變淺（或溶液顏色開始變淺的時間小于80 s） KMnO4溶液濃度 不合理 KMnO4溶液濃度不同，溶液起始顏色深淺不同，無法通過比較褪色時間長短判斷反應快慢。

【解析】

（1）根據酸性KMnO4溶液和草酸（H2C2O4）溶液反應生成錳離子、二氧化碳，根據電荷守恒和質量守恒可得；

（2）實驗Ⅰ、Ⅱ酸的濃度含量不一樣；

（3）猜想：該反應中生成的Mn2＋對反應有催化作用，設計實驗加入MnSO4固體與實驗II對比，注意只有一個變量MnSO4固體，若猜想成立，加入MnSO4固體溶液紫色應迅速變淺；

（4）根據圖中KMnO4溶液濃度不同可得研究KMnO4溶液對反應的影響，但KMnO4溶液濃度不同，反應起始的顏色不一致，顏色的深淺變化和時間不容易比較。

（1）高錳酸鉀與草酸反應的離子方程式：5H2C2O4+2MnO4－+6H＋═2Mn2＋+10CO2↑+8H2O；

故答案為：10CO2↑；8H2O；

（2）實驗Ⅰ、Ⅱ酸的濃度不同，實驗II酸濃度大，反應快，故由實驗Ⅰ、Ⅱ可得出的結論是：其他條件相同時，H＋（或硫酸）濃度越大，反應速率越快；

故答案為：其他條件相同時，H＋（或硫酸）濃度越大，反應速率越快；

（3）①猜想：該反應中生成的Mn2＋對反應有催化作用，故設計實驗加入加入MnSO4固體與實驗II對比，其他條件與實驗II相同，故實驗Ⅲ的操作：向試管中先加入1 mL 0.01 mol·L－1酸性 KMnO4溶液，再加入10滴3 mol·L－1硫酸，然后加入少量MnSO4固體，最后加入1 mL 0.1 mol·L－1草酸溶液；

故答案為：該反應中生成的Mn2＋對反應有催化作用；再加入10滴3 mol·L－1硫酸，然后加入少量MnSO4固體；

②若猜想成立，則實驗III褪色迅速，可以觀察到：加入草酸溶液后，溶液紫色迅速變淺（或溶液顏色開始變淺的時間小于80 s）；

故答案為：<；加入草酸溶液后，溶液紫色迅速變淺（或溶液顏色開始變淺的時間小于80 s）；

（4）①根據實驗方案中KMnO4溶液濃度不同，故探究的是KMnO4溶液濃度對反應速率的影響；

故答案為：KMnO4溶液濃度；

②反應的速率通過溶液顏色的變化判斷，溶液的顏色是KMnO4溶液的顏色，KMnO4溶液濃度不同，溶液起始顏色深淺不同，無法通過比較褪色時間長短判斷反應快慢，故該方案不合理；

故答案為：不合理；KMnO4溶液濃度不同，溶液起始顏色深淺不同，無法通過比較褪色時間長短判斷反應快慢。