Question

某探究小組用KMnO₄酸性溶液與H₂C₂O₄溶液反應(yīng)過(guò)程中溶液紫色消失的方法，研究影響反應(yīng)速率的因素．
（1）該反應(yīng)的離子方程式為（提示：H₂C₂O₄的一級(jí)電離常數(shù)為5.4×10^-2）______．
（2）實(shí)驗(yàn)條件作如下限定：所用KMnO₄酸性溶液的濃度可選擇0.01mol?L^-1、0.001mol?L^-1，催化劑的用量可選擇0.5g、0g，實(shí)驗(yàn)溫度可選擇298K、323K．每次實(shí)驗(yàn)KMnO₄酸性溶液的用量均為4mL、H₂C₂O₄溶液的用量均為2mL．如果要探究反應(yīng)物濃度、溫度、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響，通過(guò)變換這些實(shí)驗(yàn)條件，至少需要完成______個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比即可得出結(jié)論．
（3）在其它條件相同的情況下，某同學(xué)改變KMnO₄酸性溶液的濃度，測(cè)得以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（從混合振蕩均勻開(kāi)始計(jì)時(shí)）：

KMnO4酸性溶液 的濃度/mol?L-1	溶液褪色所需時(shí)間 t/min
	第1次	第2次	第3次
0.01	14	13	11
0.001	6	7	7

①計(jì)算用0.001mol?L^-1 KMnO₄酸性溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)KMnO₄的平均反應(yīng)速率（忽略混合前后溶液的體積變化，寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）．
②若不經(jīng)過(guò)計(jì)算，直接看表中的褪色時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系是否可行？______．若不可行（若認(rèn)為可行則不填），請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)可以通過(guò)直接觀察褪色時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)判斷的改進(jìn)方案：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）在酸性條件下，高錳酸根離子能和草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二價(jià)錳離子、二氧化碳和水，據(jù)此寫(xiě)出離子方程式．
（2）所做的實(shí)驗(yàn)至少有對(duì)比實(shí)驗(yàn)、改變濃度的實(shí)驗(yàn)、改變溫度的實(shí)驗(yàn)、加催化劑的實(shí)驗(yàn)．
（3）①根據(jù)v=計(jì)算．
②因顏色是由KMnO4產(chǎn)生，雖然KMnO4濃度大反應(yīng)快，但KMnO4的量也多，故無(wú)法比較；如果想通過(guò)直接觀察褪色時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)判斷必須保證高錳酸鉀的體積與濃度相同．
解答：（1）在酸性條件下，高錳酸根離子能和草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二價(jià)錳離子、二氧化碳和水，
離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
 （2）要得出反應(yīng)物濃度、溫度、催化劑對(duì)反應(yīng)速率影響的結(jié)論至少要完成：①取不同濃度KMnO4溶液，在相同溫度下進(jìn)行反應(yīng)；②取同濃度KMnO4溶液，在不同溫度下進(jìn)行反應(yīng)；③取同濃度KMnO4溶溶，在同溫度且有催化劑的條件下進(jìn)行反應(yīng)；④取同濃度KMnO4溶液，在同溫度且不使用催化劑的條件下進(jìn)行反應(yīng)等3個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行對(duì)比．
故答案為：4． 
（3）①反應(yīng)開(kāi)始時(shí)：c（KMnO₄）==0.00067 mol?L^-1
反應(yīng)時(shí)間：△t==6.7min   
KMnO₄的平均反應(yīng)速率：
ν（KMnO₄）===1×10^-4 mol?L^-1?min^-1
故答案為：1×10^-4 mol?L^-1?min^-1．
②由題中數(shù)據(jù)知濃度大的褪色時(shí)間反而長(zhǎng)，因顏色是由KMnO₄產(chǎn)生，雖然KMnO₄濃度大反應(yīng)快，但KMnO₄的量也多，故無(wú)法比較，故不經(jīng)過(guò)計(jì)算直接利用表中的褪色時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系是不可行的；所以若想通過(guò)直接觀察褪色時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)判斷溶液濃度的大小，則必須保證KMnO₄酸性溶液的濃度相同，才能判斷H₂C₂O₄溶液濃度的大小．
故答案為：否（或：不可行）；      取過(guò)量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別同時(shí)與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng)．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，難度不大，注意決定反應(yīng)速率的是物質(zhì)本身的性質(zhì)，外界條件只是影響因素．