Question

某探究小組用KMnO₄酸性溶液與H₂C₂O₄溶液反應過程中溶液紫色消失的方法，研究影響反應速率的因素．實驗條件作如下限定：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，實驗溫度可選擇298K、323K．每次實驗KMnO₄酸性溶液的用量均為4mL、H₂C₂O₄溶液的用量均為2mL．
（1）請完成以下實驗設計表，并在實驗目的一欄中填出對應的實驗編號：

實驗編號	T/K	催化劑的用量/g	KMnO4酸性溶液的濃度/mol?L-1	實驗目的
①	298	0.5	0.01	（Ⅰ）實驗①和②探究KMnO4酸性溶液的濃度對該反應速率的影響； （Ⅱ）實驗①和______探究溫度對該反應速率的影響； （Ⅲ）實驗①和______探究催化劑對該反應速率的影響；）
②	______	______	______
③	______	______	______
④	______	______	______

（2）某同學對實驗①和②分別進行三次實驗，測得以下實驗數據（從混合振蕩均勻開始計時）：

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

計算用0.001mol?L^-1 KMnO₄酸性溶液進行實驗時KMnO₄的平均反應速率______（忽略混合前后溶液的體積變化，寫出計算過程）．
（3）若不經過計算，直接看表中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應速率的關系是否可行？______．若不可行（若認為可行則不填），請設計可以通過直接觀察褪色時間長短來判斷的改進方案：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據實驗的目的和影響化學反應速率的因素來設計實驗；
（2）根據0.01KMnO₄酸性溶液前后三次褪色時間差距較大，應舍去，所以用0.001KMnO₄酸性溶液三次褪色來計算：先求出反應開始時c（KMnO₄），然后求出三次褪色的平均時間，最后根據ν（KMnO₄）=來求解；
（3）根據KMnO₄的物質的量不同來分析；
解答：解：（1）由實驗目的可知，探究濃度、溫度、接觸面積對化學反應速率的影響，
則實驗①②的溫度、催化劑的用量相同，只有濃度不同；實驗①③中只有溫度不同，其他條件相同；實驗①④中只有催化劑的用量不同，其他條件相同，故答案為：

實驗編號	T/K	催化劑的用量/g	KMnO4酸性溶液的濃度/mol?L-1	實驗目的
①	298	0.5	0.01	（Ⅰ）實驗①和②探究KMnO4酸性溶液的濃度對該反應速率的影響； （Ⅱ）實驗①和③探究溫度對該反應速率的影響； （Ⅲ）實驗①和④探究催化劑對該反應速率的影響；）
②	298	0.5	0.001
③	323	0.5	0.01
④	298		0.01

（2）反應開始時：c（KMnO₄）==0.00067 mol?L^-1
                 反應時間：△t==6.7min  
KMnO₄的平均反應速率：ν（KMnO₄）===1×10^-4 mol?L^-1?min^-1．
（3）因根據直接看表中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應速率的關系，需滿足高錳酸鉀的物質的量相同，濃度不同的草酸溶液，故答案為：不可行；取過量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別同時與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應．
點評：本題主要結合實驗考查了外界條件對化學反應速率的影響，反應速率的計算，培養了學生分析問題、解決問題的能力．