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
	向一支試管中先加入 1mL 0.01 mol/L 酸性KMnO4 溶液，再加入 1 滴 3mol/L 硫酸和 9 滴蒸餾水，最后加入1mL 0.1mol/L 草酸溶液	前 10min 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 1mL 0.01mol/L 酸性KMnO4 溶液，再加入 10 滴 3mol/L 硫酸，最后加入 1mL 0.1mol/L 草酸溶液	80s 內溶液紫色無明顯變化，后顏色迅速變淺，約150s 后幾乎變為無色

(1)將高錳酸鉀與草酸反應的離子方程式補充完整__________：

□MnO +□H2C2O4 + □ = □Mn2+ +□ +□H2O

(2)由實驗 I、Ⅱ可得出的結論是_____。

(3)關于實驗Ⅱ中 80s 后溶液顏色迅速變淺的原因，該小組提出了猜想：該反應中生成的 Mn2+ 對反應有催化作用。設計實驗 Ⅲ，驗證猜想。

① 補全實驗Ⅲ的操作：

向試管中先加入 1mL 0.01mol/L 酸性 KMnO4 溶液，_____，最后加入 1mL 0.1mol/L 草酸溶液。

②若猜想成立，應觀察到的實驗現象是________。

Answer 1

【答案】2MnO4-+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O 氫離子(或H2SO4)濃度越大，反應速率越大 再加入10滴3 mol/L硫酸，然后加入少量MnSO4固體 加入草酸后，溶液迅速褪色

【解析】

酸性高錳酸鉀溶液有強氧化性，草酸有還原性，二者發生氧化還原反應，因此高錳酸鉀溶液會褪色，高錳酸鉀溶液褪色速率越快，反應速率越快，從而得出外界條件對該反應速率的影響。

(1)MnO中的Mn元素化合價從+7降低到+2，MnO作氧化劑，則H2C2O4作還原劑，其氧化產物為CO2。Mn元素化合價降低了5，C元素化合價從+3升高到+4，升高了2×1=2，根據得失電子守恒得：MnO和Mn2+前配2，H2C2O4前配5，CO2前配10，結合電荷守恒、溶液為酸性可知反應物缺項為6H+，再結合原子守恒可知生成物H2O前配8，最終結果為：2MnO4-+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O，故答案為；2MnO4-+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O；

(2)對比實驗I、Ⅱ，高錳酸鉀的量相同，加入酸的量不同，總體積幾乎相同，則氫離子(或H2SO4)濃度不同，Ⅱ中氫離子(或H2SO4)濃度較大，反應速率越快，所以結論為：氫離子(或H2SO4)濃度越大，反應速率越大，故答案為：氫離子(或H2SO4)濃度越大，反應速率越大；

(3)①根據控制變量法的原則，若要驗證Mn2+對該反應有催化作用，在控制其條件相同的條件下，加一組實驗Ⅱ的對比實驗，該組實驗中除其它步驟和實驗Ⅱ相同外，加入少量MnSO4固體，觀察實驗現象。因此操作為：向試管中先加入 1mL 0.01mol/L 酸性 KMnO4 溶液，再加入10滴3 mol/L硫酸，然后加入少量MnSO4固體，最后加入 1mL 0.1mol/L 草酸溶液，故答案為：再加入10滴3 mol/L硫酸，然后加入少量MnSO4固體；

②若Mn2+對反應有催化作用，加入草酸后，溶液迅速褪色，故答案為：加入草酸后，溶液迅速褪色。